Большие размеры дисков горячих юпитеров и их протяженные атмосферы делают их удобными целями для изучения методами трансмиссионной и эмиссионной спектроскопии. Особенно информативны наблюдения в инфракрасном диапазоне, где лежат полосы наиболее значимых примесей – водяного пара, углекислого и угарного газов, метана, аммиака и сероводорода. Сравнение полученных трансмиссионных и эмиссионных спектров с моделями атмосфер горячих юпитеров позволяют определить металличность (общее содержание тяжелых элементов относительно водорода) и отношение количества углерода к кислороду C/O, что важно для химии атмосфер.
18 мая 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная эмиссионной спектроскопии горячего юпитера WASP-77A b. Авторы получили зависимость глубины вторичного минимума (небольшого уменьшения общего блеска системы при заходе планеты за звезду) от длины волны в диапазоне 2.8-5.2 мкм с помощью инструмента NIRSpec на борту JWST. Наблюдения проводились 24-25 августа 2022 года в течение 6.4 часов, диапазон был разбит на 150 спектральных каналов.
Эмиссионный спектр WASP-77A b в диапазоне 2.8-5.2 мкм (данные показаны черными точками) и его сравнение с различными моделями атмосферы, чьи предсказания показаны цветными линиями. В спектре обнаружены водяной пар и угарный газ.
В результате наблюдений был получен высококачественный эмиссионный спектр WASP-77A b (фактически, спектр излучения дневного полушария планеты). В спектре были обнаружены полосы водяного пара и угарного газа, но не было никаких признаков наличия углекислого газа. Сравнение с моделями показало, что металличность [Fe/H] атмосферы WASP-77A b составляет -0.91 +0.24/-0.16, т.е. тяжелых элементов в ее составе в 5-10 раз меньше, чем на Солнце. Отношение C/O оценили в 0.36 ± 0.10, что также меньше солнечного значения (0.55).
Если низкое значение C/O объяснить нетрудно (по всей видимости, планета сформировалась в области протопланетного диска, где было много водяного льда, но мало углеродсодержащих планетезималей), то такая низкая металличность вызывает удивление. Водяного пара в атмосфере WASP-77A b в ~18.2 тыс. раз меньше по объему, чем водорода, а угарного газа меньше в ~38 тыс. раз!
Авторы исследования отмечают, что горячие юпитеры демонстрируют огромное разнообразие своего химического состава. Некоторые из них (как WASP-77A b) совсем бедны тяжелыми элементами, металличность некоторых близка к солнечной, другие (например, WASP-39 b) обогащены тяжелыми элементами примерно в 10 раз относительно солнечного значения, а гигант HD 149026 b – даже в 200-300 раз! Чтобы понять, чем вызвана эта разница, необходимо определять химический состав как можно большего количества планет – статистические закономерности и корреляции позволят выявить основные причины, делающие горячие юпитеры такими разными.
Источник: http://allplanets.ru/novosti.htm#1263