При изучении транзитов газового гиганта HD 209458b, также называемого Осирис, ученые обнаружили в его атмосфере, подвергающейся испарению, необычайно высокое содержание углерода, превышающее концентрацию кислорода. Данное соотношение химических элементов характерно для планет, сформировавшихся на значительно большем расстоянии от своей звезды, чем нынешние 7 миллионов километров, что является положением экзопланеты. Исследователи считают, что это указывает на миграцию Осириса в процессе эволюции его звездной системы. Результаты исследования и полученные данные были опубликованы в журнале Nature.
«Невозможно представить себе формирование планеты с такой углеродоемкой атмосферой в пределах зоны конденсации водяного пара, поскольку она должна содержать все элементы родительской звезды в тех же пропорциях, то есть с преобладанием кислорода над углеродом примерно в два раза. Таким образом, наши результаты, существенно отличающиеся от ожидаемых, подтверждают гипотезу о том, что горячие Юпитеры, подобные HD 209458b, формируются на значительно большем удалении от звезды и затем перемещаются», – объяснил Сиддхарт Ганди, соавтор работы из Уорикского университета (Великобритания).
Современные теоретические модели описывают формирование планетных систем как процесс, начинающийся с диска вещества вокруг звезды. Затем мельчайшие частицы объединяются в твердые ядра будущих планет, которые впоследствии поглощают газообразное вещество, формируя атмосферу.
Вблизи звезды, в горячих областях, кислород преимущественно остается в атмосфере в виде водяного пара, тогда как на удалении от нее, в холодных регионах, вода конденсируется и превращается в лед, «запираемый» в ядре планеты. Это приводит к формированию оболочки, состоящей главным образом из молекул углерода и азота. Поэтому ожидается, что планеты, вращающиеся поблизости от звезды, будут обладать атмосферой, обогащенной кислородом, а не углеродом.
Экзопланета HD 209458b стала первой планетой за пределами Солнечной системы, обнаруженной с использованием метода транзитов. Она находится в системе звезды-карлика на удалении около 153 световых лет от Земли, в направлении созвездия Пегас. Планете требуется приблизительно 3,5 земных дня для совершения полного оборота вокруг своей звезды, Осирис, и она располагается значительно ближе к ней – в более чем 20 раз ближе, чем Земля к Солнцу. По своим размерам HD 209458b превышает Юпитер примерно на 1,4 раза, однако по массе он легче газового гиганта почти на 30 процентов.
С момента своего открытия в 1999 году планета Осирис была объектом многочисленных научных изысканий, и впервые зафиксировано наличие шести различных молекул в ее атмосфере.
В процессе наблюдений ученым удалось выявить цианистый водород, метан, аммиак, ацетилен, окись углерода и незначительное количество водяного пара. Обнаруженное обилие соединений на основе углерода указывает на то, что в атмосфере планеты, уходящей в космос из-за высокой температуры, содержится примерно столько же атомов углерода, сколько и атомов кислорода.
«Полученные данные свидетельствуют о превышении ожидаемого количества углерода вдвое, что позволяет предположить, что на этапе формирования газовый гигант HD 209458b располагался на таком же расстоянии от своей звезды, как Юпитер и Сатурн сегодня удалены от Солнца», – сделали вывод авторы исследования.
