Астрономы узнали состав атмосферы планеты, которая в семь раз больше своей звезды

С помощью ближней инфракрасной камеры телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы смогли изучить атмосферу планеты WD 1856 b, вращающейся округ него. Результаты их работы опубликовали в Nature.

Планета вращается всего в трех миллионах километров от своей звезды, что в 17 раз меньше, чем у самой близкой к Солнцу планеты нашей системы. Масса WD 1856 b между 4,3 и 10,9 массами Юпитера, вероятнее всего, ближе к нижней границе диапазона. Атмосфера оказалась богатой тяжелыми элементами (в сотню раз богаче, чем у Солнца) и аэрозолями на основе углеводородов. Их в атмосфере вообще немало: примерно на четыре процента она состоит из метана, как глубокие слои атмосферы Нептуна в нашей системе.

Самое необычное в газовой оболочке этого суперюпитера – его температура. Она от +117 до 139 по Цельсию, что намного выше -112 по Цельсию, ожидаемых для планеты, получающей от своей звезды такое количество излучения.

Что неожиданно, белый карлик в этой системе существует уже десять миллиардов лет и давно стал именно таким – маленьким, как планета и слабо светящимся за счет остаточного тепла. То есть его планета сохраняет аномально высокую температуру миллиарды лет после местного «конца света», то есть обвального падения светимости звезды.

Авторы работы пришли к выводу, что планета подверглась серьезному нагреву уже в очень поздний период своей эволюции. Вероятнее всего, это связано с ее миграцией из внешних областей системы, где она должна была сформироваться. Дело в том, что газовые гиганты не могут долго существовать на орбитах настолько близких к своему светилу. То есть WD 1856 b исходно возникла намного дальше от местной звезды.

Чтобы узнать состав атмосферы планеты, астрономы измерили изменения в свечении от белого карлика, вокруг которого она вращается. Планета так велика, а звезда так мала, что она поглотила 56 процентов от света своей звезды, когда проходила между ней и телескопом землян. Красные полосы на графике соответствуют полосам поглощения метана / © NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted, STScI

Лишь после того как она стала красным гигантом, внешние слои атмосферы этого светила расширились настолько, что поглотили гигантскую планету и начали трением замедлять скорость ее вращения вокруг звезды. После этого радиус орбиты WD 1856 b стал сокращаться, пока не достиг трех миллионов километров. И все же такая миграция должна была закончиться очень давно, отчего вопрос о причинах высокой температуры атмосферы планеты не снят до конца.
Поэтому астрономы предположили, что источником нагрева может быть приливное взаимодействие планеты и звезды. Если орбита WD 1856 b далека от круговой, гравитация белого карлика вызовет там настолько мощные приливы, что трение от них сильно разогреет суперюпитер.

Изучение таких систем проливает свет на будущее нашей: через несколько миллиардов лет Солнце тоже расширится в пульсирующего красного гиганта, начнет тормозить вращение Земли и та приблизится к его ядру. Затем светило станет белым карликом, а наша планета, вероятнее всего, продолжит вращаться вокруг него, но уже на намного более близкой орбите.