С помощью Очень большого телескопа (VLT), принадлежащего Европейской южной обсерватории (ESO), ученым удалось впервые зафиксировать и проанализировать изотопный состав углерода в атмосфере экзопланеты, конкретно определив соотношение между углеродом-12 и углеродом-13. Исследователи утверждают, что разработанная ими методика позволит более точно устанавливать расстояние от экзопланеты до ее звезды-родителя. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
«Мы предполагали, что примерно каждый семидесятый атом углерода будет представлять собой углерод-13, однако его концентрация оказалась в два раза выше, что, вероятно, указывает на место формирования этой экзопланеты», – поясняют авторы работы.
Изотопы представляют собой различные модификации одного и того же элемента, которые отличаются друг от друга количеством нейтронов в ядре. Например, углерод, содержащий шесть протонов, обычно имеет шесть нейтронов (углерод-12), но иногда их может быть семь (углерод-13) или восемь (углерод-14). Несмотря на незначительные отличия в химических свойствах, изотопы по-разному формируются и взаимодействуют с окружающей средой. Благодаря этому они применяются в различных областях науки: от медицины до изучения климатических изменений и определения возраста окаменелостей и горных пород.
Первой экзопланетой, атмосфера которой была исследована на предмет изотопного состава, стал молодой газовый гигант TYC 8998-760-1b, обнаруженный два года назад. Он находится приблизительно в 300 световых годах от Земли, в направлении созвездия Муха. Масса экзопланеты в 14 раз превышает массу самой большой планеты Солнечной системы, что позволяет классифицировать ее как суперюпитер.
«Экзопланета расположена на значительном удалении от своей звезды – более чем в 150 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца. По мнению исследователей, на таком большом расстоянии мог формироваться лед с повышенным содержанием углерода-13, что и обусловило высокую концентрацию этого изотопа в атмосфере TYC 8998-760-1b в настоящее время», – отметили авторы научной работы.
Согласно результатам моделирования, обогащение планет углеродом-13 во время их формирования может быть вызвано процессом замораживания монооксида углерода в протопланетных дисках. Это объясняет, почему планеты нашей Солнечной системы практически не содержат льда, насыщенного этим изотопом – граница, за которой газообразный монооксид углерода начинает переходить в твердое состояние, находится за орбитой Нептуна.
«В дальнейшем изучение изотопов позволит прояснить детали формирования планет, включая место и время их возникновения. Наше открытие является лишь первым шагом», – подытожили авторы исследования.
