Атмосфера недавно открытой «суперземли» GJ 1214b богата металлами

Первые сведения о GJ 1214b были опубликованы в 2008 году. Планета обращается вокруг красного карлика GJ 1214, который находится в созвездии Змееносца примерно в 40 световых годах от нас. По его диску GJ 1214b проходит каждые 38 часов, причём большая полуось орбиты экзопланеты составляет лишь 0,0143 а. е. (около 2 млн км).

Радиус и масса найденного объекта превосходят земные в (2,68 ± 0,13) и (6,55 ± 0,98) раза. Рассчитанная по таким параметрам средняя плотность экзопланеты слишком мала, а значит, GJ 1214b должна иметь газовую оболочку.

В прошлом году астрономы попытались создать модель этой оболочки, выполнив наблюдения транзитов планеты, во время которых часть света звезды проходила сквозь атмосферу GJ 1214b. Задействовав спектрограф FORS «Очень большого телескопа», они сняли спектр пропускания для диапазона длин волн 780–1 000 нм. Полученный спектр лишён явных линий поглощения, что свидетельствовало против модели водородной атмосферы: она должна иметь большую толщину, а это дало бы высокую вероятность взаимодействия излучения звезды с ней и обязательно отразилось бы на спектре. Данные при этом хорошо согласовались с моделью концентрирующейся на небольшой высоте атмосферы, содержащей большие объёмы металлов (то есть элементов тяжелее гелия).

Оставался, впрочем, ещё один вариант, в котором следы водорода в спектре скрываются расположенным на большой высоте слоем облаков (дымки). Для того чтобы исключить эту возможность, авторы провели наблюдения двух транзитов GJ 1214b на бóльших длинах волн — 3,6 и 4,5 мкм — с помощью инфракрасного космического телескопа «Спитцер».

Объединив данные «Спитцера», «Очень большого телескопа» и автоматической обсерватории MEarth, обнаружившей GJ 1214b, исследователи установили, что модель водородной атмосферы опытной информации не соответствует. Гораздо более убедительной представляется модель газовой оболочки, в которой как минимум 10% объёма отведено металлам. Определить, какие именно «тяжёлые» вещества там находятся, невозможно, но основную роль должен играть водяной пар.

Полная версия отчёта будет опубликована в издании Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно загрузить с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Universe Today.