Землю называют голубой планетой. Но наша планета — не единственная во Вселенной с таким оттенком. Другую голубую планету, HD 189733b, астрономы обнаружили в 2005 году. Воду на ней нашли, но все же жизнь на ней, кажется, абсолютно невозможна. А ее ярко-голубой цвет вызван присутствием в ее атмосфере силикатов, отражающих голубой цвет. Эти же частицы, возможно, формируют дождь из стекла на планете. Обо всем по порядку читайте в новом выпуске рубрики «Ad astra» на Inscience.News.
Шуточный «туристический постер» HD 189733b от NASA. NASA/JPL-CalTech
Открытие
HD 189733b находится в созвездии Лисички в 64,5 светового года от Солнца. Напомним, что световой год равен тому расстоянию, которое свет проходит в вакууме за один юлианский год (86 400 секунд). Экзопланета была открыта 5 октября 2005 года на французском спектрографе ELODIE с помощью метода транзитной фотометрии, основанного на наблюдении за прохождением планеты на фоне звезды. Этот метод позволил определить размеры планеты, а проведенная затем допплеровская спектроскопия — ее плотность.
Расположение HD 189733b на небе. Akira Fujii and Zolt Levay
Масса планеты на 13% больше массы Юпитера. Выяснить это ученые смогли сперва методом радиальной скорости, а затем новым методом MassSpec. Он был разработан специально для изучения газовых гигантов и основан на зависимости толщины атмосферы на разной высоте от массы планеты.
Сравнение размеров Юпитера и HD 189733b. Wikimedia Commons
В 2007 году космический телескоп Spitzer, одна из Великих обсерваторий, измерил излучение планеты в инфракрасной области. До этого единственные планеты, для которых были доступны инфракрасные спектры, находились в нашей Солнечной системе. Лидер этого исследования — Джереми Ричардсон из Цюрихского университета.
Данные, полученные Spitzer, позволили выяснить, что атмосфера HD 189733b гораздо суше и туманнее, чем изначально полагали. Одновременно с HD 189733b была исследована еще одна планета, HD 209458b. Астрономы думали, что у этих горячих юпитеров будет много воды в атмосфере, но, к удивлению, ее не было обнаружено. Тогда ученые предположили, что вода погребена под толстым покровом безводных облаков.
А есть ли вода?
11 июля 2007 года другая группа астрономов во главе с Джованной Тинетти опубликовала результаты своих наблюдений с помощью Spitzer. Они заключили, что есть доказательства наличия значительного количества водяного пара в атмосфере планеты. Последующие наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Hubble, подтвердили присутствие водяного пара, нейтрального кислорода и даже метана, органического соединения. Неизвестно, как на HD 189733b образовался метан, поскольку температура в 700 °C должна была бы вызвать реакцию воды и метана с образованием оксида углерода. Позже наблюдения с помощью Very Large Telescope (VLT) обнаружили присутствие окиси углерода на дневной стороне планеты. А в 2021 году присутствие 0,004% водяного пара в атмосфере было подтверждено спектрами испускания высокого разрешения.
Ветер быстрее звука
Обращается планета вокруг оранжевого карлика HD 189733 со скоростью 125,5 км/с. Орбита планеты при этом находится к звезде в 12 раз ближе, чем орбита нашего Меркурия, и в 180 раз ближе, чем Юпитера. HD 189733b принадлежит к классу так называемых горячих юпитеров — газовых гигантов, расположенных очень близко к родительской звезде. На поверхности таких планет температура может достигать 3000 К. Один оборот вокруг родительской звезды занимает у HD 189733b 2,2 дня. Это движение синхронизировано с вращением планеты вокруг своей оси. В результате HD 189733b всегда повернута к звезде одним и тем же боком. То же наблюдается и для нашей Луны, поверхность которой мы видим всегда с одной стороны.
Пролет HD 189733b мимо своей звезды в представлении художника. NASA/Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab
Кажется, запуск телескопа Spitzer был действительно выгодной инвестицией. Ведь именно он помог узнать температуру на HD 189733b в 2007 году и составить первую тепловую карту для экзопланеты. Группа ученых во главе с Николасом Иро в течение 33 часов подряд наблюдали за системой звезда — планета начиная с того момента, когда видна была только ночная сторона планеты. После того как планета проходит половину своей орбиты, удается наблюдать и ее дневную сторону.
Тепловая карта HD 189733b. NASA / JPL-Caltech / H. Knutson
Как выяснилось, температура атмосферы планеты варьируется от 425 °C до 930 °C. При этом точка с наивысшей температурой оказалась смещена на 30 градусов восточнее, чем предполагалось. Это смещение говорит об урагане, который постоянно дует с запада на восток, перенося при этом тепловую энергию. Его скорость оценили приблизительно в 8700 км/ч (выше скорости звука) с помощью метода, основанного на эффекте Доплера.
Еще одна особенность планеты — это потеря ее массы: каждую секунду она теряет до 600 миллионов килограммов. Это происходит из-за близости планеты к родительской звезде, которая испаряет с нее вещество. HD 189733b стала второй планетой, для которой было обнаружено испарение атмосферы. Еще один горячий юпитер, HD 209458b, также теряет гигаграммы своей массы каждую секунду.
Дождь из стекла, голубой цвет и рассветы и закаты
HD 189733b повезло, ведь несколько раз именно на ней были испробованы новые методы для изучения экзопланет. Так произошло с методом, позволившим выяснить ее цвет.
В 2007 году, богатом на исследования в области экзопланет, группа астрономов под руководством Светланы Бердюгиной из Цюрихского технологического университета смогла напрямую увидеть поляризованный свет, отраженный от этой планеты. Ранее науке никогда еще не удавалось непосредственно увидеть свет, отраженный от какой-либо экзопланеты, так как его заглушали более яркие источники. Астрономы обнаружили, что планета отражает значительно больше синего цвета. Голубой цвет планеты был впоследствии подтвержден этой же командой в 2011 году. А в 2013 Фредерик Понт и Том Эванс, используя данные телескопа Hubble, еще раз подтвердили, что HD 189733b отражает голубой цвет.
В 2007 году с помощью того же телескопа Hubble астрономы обнаружили, что планета имеет туманную атмосферу, обеспечивающую такие оптические эффекты, как рассвет и закат. Когда планета находится между нами и звездой, ее атмосфера приобретает красноватый оттенок. Из-за рэлеевского рассеяния света звезды на частицах атмосферы на этой планете возможны рассветы и закаты. Из-за этого же явления планета на самом деле имеет голубой цвет. Наличие частиц кремнийсодержащих минералов было предсказано для атмосферы этой планеты: они бы действительно отражали голубой свет и могли образоваться при температуре HD 189733b. Поэтому возможно, что на этой планете идут дожди из жидкого раскаленного стекла. Причем из-за мощнейшего урагана потоки этого дождя были бы горизонтальными.
Хоть эта планета и не оказалась потенциально обитаемой из-за своей температуры и жутких атмосферных явлений, все же она дала надежду: если на ней смогли обнаружить воду, то есть шанс, что где-то находится более пригодная для жизни планета и на ней тоже есть вода.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
