Международная группа исследователей изучила данные по 25 экзопланетам и обнаружила некоторые связи между свойствами атмосфер, в том числе тепловыми профилями и химическим составом в них. Это первый раз, когда атмосферы экзопланет изучались как популяции, а не по отдельности. Эти открытия помогут создать обобщенную теорию формирования планет, которая улучшит наше понимание всех планет, включая Землю.
Сегодня существует более 3000 подтвержденных экзопланет, планет, вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца. Поскольку они находятся далеко от Земли, их трудно подробно изучить. Выдающимся достижением стало определение характеристик хотя бы одной экзопланеты.
В этом исследовании астрономы использовали архивные данные о 25 горячих юпитерах, газовых планетах-гигантах, которые вращаются близко к своим звездам. Данные включали 600 часов наблюдений с космического телескопа Хаббл и более 400 часов наблюдений с космического телескопа Спитцер.
Одной из характеристик, исследованных командой, было наличие или отсутствие «тепловой инверсии». Планетарные атмосферы задерживают тепло, поэтому в целом температура увеличивается по мере того, как вы углубляетесь в атмосферу. Но некоторые планеты демонстрируют тепловую инверсию, когда верхний слой атмосферы теплее нижнего. На Земле присутствие озона вызывает тепловую инверсию. Команда обнаружила, что почти все горячие юпитеры с тепловой инверсией также показали наличие аниона водорода (H-) и металлических соединений, таких как оксид титана (TiO), оксид ванадия (VO)., или гидрид железа (FeH). И наоборот, экзопланеты без этих химических веществ почти никогда не имели термических инверсий. Трудно делать выводы, основываясь только на корреляции, но, поскольку эти металлические частицы являются эффективными поглотителями звездного света, согласно одной из теорий, когда эти химические вещества присутствуют в верхних слоях атмосферы, они поглощают свет от звезды-хозяина и вызывают повышение температуры..
Масахиро Икома из Национальной астрономической обсерватории Японии, один из исследователей этого исследования, объясняет: «Теория образования газовых гигантов, предложенная моими студентами и мной, предсказала разнообразие в составе горячих атмосфер Юпитера и помогла мотивировать этот систематический обзор атмосферных характеристик».
Это новое исследование, определяющее популяции похожих атмосфер экзопланет, поможет уточнить теоретические модели, приближая нас к всестороннему пониманию формирования планет. В предстоящее десятилетие новые данные с космических телескопов следующего поколения, включая космический телескоп Джеймса Уэбба, Твинкл и Ариэль, предоставят данные о тысячах экзопланет, что позволит и потребует новых категорий для классификации экзопланет помимо методов, изученных в этом исследовании..