Химический отпечаток первой транзитной экзопланеты указал на её далёкое место рождения

Астрономы нашли доказательства, что первая экзопланета, обнаруженная транзитным методом, могла мигрировать на близкую к звезде орбиту из первоначального места рождения, находившегося дальше.

Анализ атмосферы планеты международной командой, включая учёных Уорикского университета, выявил химический отпечаток планеты, сформировавшейся гораздо дальше от своей звезды, чем она находится сейчас. Это подтверждает предыдущие предположения, что планета переместилась на нынешнюю позицию после формирования, всего в 7 млн км от своей звезды (эквивалентно 1/20 расстояния от Земли до Солнца).

Результаты опубликованы 7 апреля в журнале Nature. Уорикский университет возглавлял моделирование и интерпретацию данных. Впервые в атмосфере экзопланеты было измерено сразу шесть молекул для определения её состава.

Также впервые эти шесть молекул позволили однозначно определить место формирования таких горячих гигантских планет по составу их атмосфер.

Используя Телескоп Национале Галилео на Ла-Пальме, учёные получили высокоразрешающие спектры атмосферы экзопланеты HD 209458b во время четырёх транзитов перед звездой. Свет звезды изменяется, проходя через атмосферу планеты, и анализ спектра позволяет определить присутствующие химические вещества и их количество.

Впервые в атмосфере HD 209458b удалось обнаружить:

• Цианистый водород (HCN)
• Метан (CH₄)
• Аммиак (NH₃)
• Ацетилен (C₂H₂)
• Окись углерода (CO)
• Небольшое количество водяного пара

Неожиданно высокое содержание углеродосодержащих молекул указывает, что атомов углерода в атмосфере примерно столько же, сколько атомов кислорода — вдвое больше ожидаемого. Это означает, что планета преимущественно аккрецировала богатый углеродом газ во время формирования, что возможно, только если она изначально обращалась гораздо дальше от звезды, вероятно, на расстоянии, сходном с орбитой Юпитера или Сатурна в нашей системе.

Ключевой вывод: Богатая углеродом атмосфера не могла сформироваться внутри так называемой линии конденсации водяного пара, где кислород в основном связан в воду. Это согласуется с теорией, что горячие юпитеры, подобные HD 209458b, формируются далеко от своего текущего местоположения.

Значение исследования:

1. Впервые создан подробный «химический отпечаток» из шести молекул для экзопланеты.
2. Метод позволяет определять место формирования планет по химическому составу атмосферы.
3. С появлением более мощных телескопов эту технику можно будет применять для изучения химии потенциально обитаемых экзопланет.

Как отмечают учёные, обнаружение множества химических видов, а не только водяного пара, открывает новые горизонты для изучения атмосфер экзопланет.