Астрономы впервые изучили атмосферу суперземли. Это самый распространенный тип планет в Галактике (в Солнечной системе их нет!)

Астрономы впервые смогли получить детальный анализ атмосферы экзопланеты, размеры которой больше Земли, но меньше Нептуна. Планеты такого размера составляют подавляющее большинство в галактике Млечный путь. Работа ученых опубликована в журнале Nature.

В Солнечной системе есть две группы планет — земная группа и газовые гиганты, самыми маленькими из которых являются Уран (14 масс Земли) и Нептун (17 масс Земли). Планеты этих двух групп принципиально отличаются составом ядра и атмосферы, а также механизмами формирования. По мере открытия все новых экзопланет за пределами Солнечной системы выяснилось, что 80% из них по размерам и массе больше Земли, но меньше газовых гигантов — такие планеты называют суперземлями или субнептунами. Из-за отсутствия аналогов в Солнечной системе до сих пор ученые не могли однозначно утверждать, из чего состоит их атмосфера и как они сформировались.

В новом исследовании астрономы при помощи телескопов «Хаббл» и «Спитцер» наблюдали за экзопланетой Gliese 3470b, масса которой в 12,6 раза превышает земную. Планета вращается вокруг красного карлика в созвездии Рака на расстоянии около 100 световых лет от Земли. Ученые исследовали изменения спектральных линий при прохождении планеты между звездой и телескопом и ее затмениях (когда звезда находится между телескопом и планетой) — и, сравнив спектры, смогли определить элементы, из которых состоит атмосфера Gliese 3470b.

По словам ученых, они ожидали обнаружить в атмосфере кислород и углерод, образующие водяные пары, а также метан — как вокруг Нептуна. Но оказалось, что атмосфера Gliese 3470b по большей части состоит из водорода и гелия. 

Такие результаты позволили сделать вывод, что Gliese 3470b образовалась примерно на том же удалении от своей звезды, где находится сейчас (а не была притянута к ней из внешних слоев звездной системы, как обычно бывает у более крупных горячих юпитеров). Атмосфера Gliese 3470b возникла при захвате ядром (состоит из железа, горных пород и льда) легких веществ из протопланетного диска.

Изучение экзопланет — сравнительно молодое направление в астрономии: их начали открывать в массовом порядке только в последние 10-15 лет. Ожидается, что оно выйдет на принципиально новый уровень после запуска орбитального телескопа NASA «Джеймс Уэбб», который запланирован на 2021 год.