Ученые смогли получить данные об атмосфере планеты расположенной в 340 световых годах

Есть тысячи известных планет за пределами нашей солнечной системы (называемых экзопланетами). Ученые используют как космические телескопы, чтобы понять, как формируются эти экзопланеты и чем они отличаются от планет в нашей солнечной системе.

Одной из пристально изучаемых планет является WASP-77Ab, экзопланета, названная "горячим Юпитером", потому что она похожа на Юпитер нашей солнечной системы, но с температурой выше 1000 градусов. Одно из важных направлений исследований является измерение состава атмосферы

Хотя мы еще не можем отправлять космические корабли на планеты за пределами нашей солнечной системы, ученые могут изучать свет экзопланет с помощью телескопов. Телескопы, которые они используют для наблюдения за этим светом, могут находиться либо в космосе, как космический телескоп Hubble, либо с земли, как телескопы обсерватории Близнецов. 

Но, немного изменив подход к стандартным методам подобных исследований, международная группа ученых стала первой, кто непосредственно измерил количество воды и окиси углерода в атмосфере планеты в другой солнечной системе, находящейся на расстоянии примерно 340 световых лет от Земли.

Команда активно участвовала в измерении атмосферного состава экзопланет с помощью телескопа Hubble, но получить эти данные было непросто. Мало того, что существует жесткая конкуренция за время телескопа, инструменты Hubble измеряют только воду (или кислород), и команде также нужно было собрать данные о количестве оксида углерода. Исследователи приняли необычное решение — они обратились к телескопу Gemini South.  

Gemini South — это телескоп диаметром 8,1 метра, расположенный на горе в чилийских Андах под названием Серро Пачон, где очень сухой воздух и незначительная облачность делают его основным местом расположения телескопа. Он находится в ведении NOIRLab.

Источник: P. Smith/M. Line/S. Selkirk/ASU.

Измеряя доплеровский сдвиг, показанный в правом столбце этого рисунка, ученые могут восстановить орбитальную скорость планеты во времени по направлению к Земле или от нее. Сила сигнала планеты, показанная в среднем столбце, вдоль ожидаемой видимой скорости (темно-синяя пунктирная кривая) планеты, вращающейся вокруг звезды, содержит информацию о количестве различных газов в атмосфере.

Используя телескоп Gemini South и инструмент под названием Immersion GRating INfrared Spectrometer (IGRINS), команда наблюдала тепловое свечение экзопланеты, когда она вращалась вокруг своей звезды-хозяина. С помощью этого прибора они собрали информацию о наличии и относительном количестве различных газов в его атмосфере. 

Подобно метеорологическим и климатическим спутникам, которые используются для измерения количества водяного пара и углекислого газа в атмосфере Земли, ученые могут использовать спектрометры и телескопы, такие как IGRINS на юге Близнецов, для измерения количества различных газов на других планетах.

Космический телескоп HUbble предоставил команде, возможно, один или два нечетких следа, а IGRINS на юге Близнецов предоставил команде полный набор совершенно четких данных. Благодаря точным измерениям как воды, так и оксида углерода в атмосфере WASP-77Ab, команда смогла оценить относительные количества кислорода и углерода в атмосфере экзопланеты.

Получение сверхточного содержания газа в атмосферах экзопланет является не только важным техническим достижением, особенно с помощью наземного телескопа, но и может помочь ученым искать жизнь на других планетах. 

Ученые планируют повторить этот анализ для многих других планет и создать "образец" атмосферных измерений еще как минимум на 15 планетах.