Астрономы обнаружили воду в атмосфере экзопланеты HD 149026 b

Астрономы, возможно, обнаружили наличие воды в атмосфере невероятно горячей экзопланеты, которая также является одной из самых «металлических», когда-либо обнаруженных.
Экзопланета, о которой идет речь — HD 149026 b, которая также известна как «Смертриос» (Smertrios), бог войны в гэльской культуре. Смертриос вращается вокруг жёлтого субгиганта, звезды HD 149026 (Ogma, бог из ирландской и шотландской мифологии), расположенной примерно в 247 световых годах от Земли. Экзопланета находится примерно в 6,5 миллионах километрах от своей родительской звезды, совершая один оборот менее чем за три земных дня. Имея размер около трёх четвертей Юпитера, Смертриос классифицируется как «горячий Сатурн». 

Из-за близости Смертриоса к своей звезде он приливно постоянно обращён к HD 149026 лишь одной стороной, где температура достигает 2600 градусов по Фаренгейту (1420 градусов по Цельсию). Его относительно более прохладная «ночная сторона» всегда обращена в космос. Но плотность и состав Смертриоса, обнаруженного в 2005 году, когда он проходил перед своей звездой, уже тогда показались астрономам необычными.
Когда космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) наблюдал Смертриос в 2023 году, обнаружилось, что металличность планеты (доля металлов по отношению к водороду) намного выше, чем у большинства горячих Сатурнов и более крупных горячих Юпитеров. Это соотношение также намного больше у Смертриоса, чем у Юпитера и Сатурна.
«Состав планеты, по-видимому, несовместим с текущими сценариями формирования экзопланет, которые у нас есть для горячих газовых гигантов, и это по сей день остаётся загадкой. Поэтому нам важно исследовать атмосферу этой планеты, поскольку это может помочь раскрыть историю её формирования через такие свойства атмосферы, как металличность и соотношение углерода и кислорода», — сказал Али Рафи.
Чтобы исследовать атмосферу Смертриоса и выяснить, почему планета такая «металлическая», Али Рафи и его коллеги обратились к спектрографу CARMENES в обсерватории Калар-Альто в Испании. Исследование Смертриоса с помощью CARMENES выявило признаки водяного пара. Это может помочь лучше ограничить обилие других элементов в атмосфере планеты.
Али Рафи объяснил, что если предположить, что кислород более распространён, чем углерод в атмосфере горячих газовых гигантов, таких как Смертриос, то это означает, что вода и оксид углерода являются двумя наиболее распространёнными «индикаторными» молекулами. «Следовательно, если мы можем ограничить распространённость обеих молекул, то мы можем ограничить соотношение углерода и кислорода в атмосфере, что очень важно, поскольку это может оказаться важной характеристикой в истории формирования и эволюции газовых гигантов, таких как HD 149026 b. Обнаружение воды в атмосфере — первый шаг к этой характеристике», — добавил Али Рафи. Однако это было не всё, что команда узнала о Смертриосе. Экзопланета преподнесла исследователям настоящий сюрприз.
Обычно на горячих газовых гигантах, находящихся в приливном захвате, огромная разница температур между жаркой дневной стороной и более холодной ночной стороной создает чрезвычайно быстрые атмосферные ветры, скорость которых может достигать 8046 километров в час. Как правило, ветры дуют с дневной стороны на ночную сторону — из высокотемпературных в низкотемпературные регионы. Однако ветры Смертриоса, по-видимому, дуют в противоположном направлении, — с ночной стороны на дневную сторону планеты.
«Поскольку мы видим планету, когда она проходит перед своей звездой, ветры, дующие на ночную сторону, означают, что они дуют в направлении наблюдателя, и это приведёт к тому, что спектр будет смещён в синюю сторону. Однако мы обнаружили, что он смещён в красную сторону, и это стало большим сюрпризом. Мы можем придумать несколько сценариев, которые могли бы объяснить тот факт, что на экзопланетах ветры могут дуть с ночной стороны на дневную», — объяснил Али Рафи.
Один из сценариев заключается в том, что эти ветры образуются в глубоких слоях атмосферы, вызывая смещение спектра в красную сторону. Другой сценарий заключается в том, что орбита Смертриоса «эксцентричная», и это может привести к сдвигу в спектре, который команда не учла.