Використовуючи Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO), астрономи з Китайської академії наук (CAS) дослідили атмосферу MASCARA-4b — далекої екзопланети «надгарячого Юпітера». Дослідження, опубліковане 11 квітня на сервері попереднього друку arXiv, призвело до першого виявлення рубідію та самарію в атмосфері екзопланети.
На відстані приблизно 556 світлових років від Землі MASCARA-4b є газовим гігантом з рівноважною температурою 2250 К, що обертається навколо яскравої зірки типу А. Його розмір становить приблизно 1,51 радіуса Юпітера, а маса — 1,67 маси Юпітера, що дає щільність на рівні 0,48 г/см3. Планета обертається навколо свого господаря кожні 2,82 дня на відстані 0,047 астрономічних одиниць від нього. Завдяки великій висоті атмосферного масштабу та метриці спектроскопії пропускання (TSM), MASCARA-4b є чудовою мішенню для визначення характеристик атмосфери.
Ось чому команда астрономів на чолі з Zewen Jiang з Ключової лабораторії оптичної астрономії CAS у Пекіні, Китай, вирішила спостерігати за MASCARA-4b за допомогою ESPRESSO — надстабільного спектрографа з високою роздільною здатністю, що живиться волокном, встановленого на Very Великий телескоп (VLT) в Європейській південній обсерваторії (ESO) в Серро-Параналь, Чилі.
«Два транзити MASCARA-4 b спостерігалися 13 лютого 2020 року та 1 березня 2020 року за допомогою ESPRESSO за програмами ESO 0104.C-0605 (PI: WYTTENBACH)…. У цьому листі ми представляємо огляд атомів. /іонів в атмосфері MASCARA-4b, використовуючи дані двох транзитних даних VLT/ESPRESSO», – пишуть дослідники.
Спостереження виявили в атмосфері MASCARA-4 b кілька більш важких форм, включаючи рубідій (Rb), самарій (Sm), а також іони титану (Ti +)і барію (Ba+). Це перший випадок, коли Rb і Sm були виявлені в атмосфері екзопланети, тоді як Ti+ і Ba+ були зареєстровані в кількох інших позасонячних планетах.
З огляду на те, що нові спостереження відзначають третій раз, коли Ba+ виявляється в атмосфері надгарячої екзопланети Юпітера (UHJ), команда Цзяна підозрює, що цей елемент може бути зазвичай присутнім серед популяції UHJ. Дослідники додали, що ідентифікація Ba+ на великих висотах в UHJ свідчить про те, що такі планети можуть відчувати динаміку атмосфери, якої ми зараз не очікуємо.
Було зазначено, що Sm з атомним номером 62 є найважчим елементом, знайденим в атмосфері чужого світу. Це також перший елемент серії лантаноїдів, який був виявлений на екзопланетах. Окрім нових відкриттів, дослідження також підтвердило попередні виявлення магнію (Mg), кальцію (Ca), хрому (Cr) і заліза (Fe) в атмосфері MASCARA-4b. Автори статті закликають до подальших атмосферних досліджень екзопланет з метою пошуку інших рідкісних елементів.
«Потрібно проводити більш точні HRS [спектроскопічні дослідження високої роздільної здатності] на UHJ, щоб виявити наявність додаткових видів і навіть деяких відносно поширених мінорних ізотопів», — підсумували дослідники.