Астрономы нашли атмосферу на древней суперземле с магматическим океаном
Астрономы из Фонда Карнеги обнаружили убедительные доказательства наличия атмосферы на каменистой планете за пределами Солнечной системы. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
TOI-561 b — древняя суперземля, масса которой примерно в два раза больше Земли, но она сильно отличается от нашей планеты из-за экстремальной близости к звезде. Планета вращается всего на одной сороковой расстояния Меркурия от Солнца и совершает полный оборот за 10,56 часов. Одна сторона всегда освещена, а другая находится в вечной тьме.
«Астрономы предполагали, что такая маленькая и раскаленная планета не сможет долго сохранять атмосферу. Наши наблюдения показывают, что TOI-561 b окружена плотным слоем газа, что опровергает эти представления о сверхкороткопериодических планетах», — сказала Николь Уоллак, научный сотрудник Фонда Карнеги
Экстремальные условия и необычная структура
Планета менее плотная, чем Земля, несмотря на близкую к ней массу.
«Это не сверхраздутый мир, но ее плотность ниже, чем можно было бы ожидать для планеты земного типа», — объяснила ведущий автор исследования Джоанна Теске.
Ученые предположили, что это может быть связано с небольшим железным ядром и более легкой мантией из силикатов.
Звезда TOI-561 старше Солнца примерно в два раза и бедна железом, что делает планету уникальным объектом для изучения формирования древних миров.
«TOI-561 b сформировалась в химической среде, отличной от нашей Солнечной системы, — отметила Теске. — Это окно в ранние этапы эволюции планет во Вселенной».
Атмосфера и охлаждение поверхности
Для изучения атмосферы исследователи использовали ближнеинфракрасный спектрограф NIRSpec на телескопе JWST. Они измеряли температуру дневной стороны планеты во время вторичного затмения. Если бы поверхность была голой скалой, она достигала бы почти 2700 °C. Фактическая температура — около 3200 1800 °C.
«Сильные ветры переносят тепло на ночную сторону, а водяной пар и силикатные облака поглощают и отражают свет. Это снижает температуру и создаёт эффект охлаждения, который мы наблюдаем», — пояснила соавтор Анджали Пиетт
Магматический океан как терморегулятор
TOI-561 b, вероятно, покрыта магматическим океаном, который взаимодействует с атмосферой.
«Газы выходят из планеты, но магма возвращает часть обратно. Планета напоминает мокрый лавовый шар», — сказал Тим Лихтенберг из Университета Гронингена
Это помогает атмосфере оставаться стабильной несмотря на сильное излучение звезды.
Магматическая поверхность может испарять летучие вещества, которые затем конденсируются в атмосфере, создавая циркуляцию газов и стабилизируя температуру. В совокупности это делает TOI-561 b одним из немногих известных экстремальных миров с плотной атмосферой на близком расстоянии от звезды.
Долгосрочная устойчивость и научное значение
Команда наблюдала планету 37 часов подряд, зафиксировав почти четыре оборота. Сейчас данные анализируются для составления карты температур по всей поверхности и уточнения химического состава атмосферы.
«Самое интересное, что эти наблюдения порождают больше вопросов, чем дают ответов, — сказала Теске.
Мы видим мир, который пережил миллиарды лет и сохранил атмосферу, несмотря на экстремальные условия».
Открытие показывает, что маленькие каменистые планеты могут удерживать плотные атмосферы миллиарды лет, а магматические океаны играют ключевую роль в этом процессе. TOI-561 b становится уникальным объектом для изучения ранних этапов формирования планет, демонстрируя, как химический состав, атмосфера и магма взаимодействуют, создавая устойчивые экстремальные миры.
