Астрономы под руководством ученых из Института Карнеги получили наиболее убедительные свидетельства существования атмосферы у каменистой экзопланеты за пределами Солнечной системы. С помощью данных космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) исследователи выявили признаки газовой оболочки у суперземли TOI–561 b. Этот древний объект отличается экстремально высокой температурой поверхности, которая, как предполагается, покрыта расплавленной породой. Результаты работы представлены в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Экзопланета TOI–561 b примерно вдвое тяжелее Земли, но существенно отличается от нее по характеристикам. Она находится на крайне близкой орбите – в 40 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. Несмотря на то что родительская звезда системы немного меньше и холоднее Солнца, из-за малого расстояния год на планете длится всего 10,56 часа. Небесное тело находится в состоянии приливного захвата, поэтому одна его сторона всегда обращена к светилу, находясь в условиях вечного дня.
Существование атмосферы на столь горячем и малом объекте противоречит традиционным моделям. Обычно планеты, подвергающиеся интенсивному нагреву, теряют газовую оболочку на ранних этапах эволюции. Однако TOI–561 b значительно старше большинства изученных миров: возраст ее системы примерно вдвое превышает возраст Солнца. Планета расположена в области Млечного Пути, известной как толстый диск, и сформировалась в условиях дефицита тяжелых элементов. Относительно низкая плотность объекта позволила ученым предположить наличие плотного слоя летучих веществ.
Для подтверждения этой гипотезы исследователи применили спектрограф NIRSpec, измерив температуру дневной стороны планеты. Расчеты показывали, что при отсутствии атмосферы поверхность должна разогреваться до 2700 градусов Цельсия. Однако фактические замеры зафиксировали температуру около 1800 градусов. Столь значительная разница свидетельствует о наличии механизма перераспределения энергии, роль которого выполняет газовая оболочка.
Ученые полагают, что на планете действуют мощные ветры, переносящие тепло на ночную сторону, а в составе атмосферы может присутствовать водяной пар. Охлаждению также могут способствовать облака из силикатов, отражающие часть звездного излучения. Исследователи описывают TOI–561 b как «влажный лавовый шар», где атмосфера находится в динамическом равновесии с океаном магмы на поверхности. Газы постоянно выделяются из недр и поглощаются ими обратно, что позволяет планете сохранять оболочку, несмотря на близость к звезде.
