Экзопланету с железными дождями подозревают в каннибализме — в её атмосфере нашли следы другого мира

Астрофизики обнаружили в атмосфере экзопланеты WASP-76b, расположенной в 634 световых годах от Земли, доказательства того, что она могла «проглотить» меньшую каменистую планету. Это открытие, основанное на детальном спектральном анализе состава газового гиганта, меняет представления о механизмах формирования планетных систем и указывает на то, что хаотичные столкновения и поглощения могут быть обычным этапом эволюции горячих юпитеров.

Спектральный анализ как детектив: что скрывает атмосфера WASP-76b

Экзопланета WASP-76b совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 1,8 земных суток. Из-за такой близости к светилу её атмосфера разогревается до экстремальных температур, превышающих 2000 °C. Это создает уникальные условия для спектроскопии: каждый раз, проходя по диску звезды, планета «подсвечивается» её лучами, позволяя ученым с высокой точностью определять химический состав газовой оболочки.

В ходе нового исследования линий поглощения в спектре WASP-76b астрономы идентифицировали как минимум 11 различных химических элементов. Среди них — натрий, кальций, хром, литий, водород, магний, азот, марганец, калий и барий. Однако ключевой находкой стало обнаружение оксида ванадия, который ранее никогда не фиксировался на экзопланетах с такой степенью достоверности.

Оксид ванадия: «озон» для горячих гигантов

«Эта молекула представляет большой интерес для астрономов, поскольку она может оказывать большое влияние на структуру атмосферы горячих планет-гигантов, — поясняют исследователи. — Эта молекула играет роль, аналогичную роли озона, чрезвычайно эффективно нагревая верхние слои атмосферы». Присутствие оксида ванадия, по сути, создает «тепловой экран», который дополнительно разогревает верхние слои газовой оболочки, что может влиять на циркуляцию и динамику ветров на таких планетах.

В то же время ученые отметили отсутствие в атмосфере WASP-76b титана и алюминия — элементов с высокой температурой плавления. Их отсутствие на фоне обилия других металлов стало первым звеном в цепочке нестыковок, заставивших астрофизиков искать альтернативные объяснения.

Химическая аномалия: почему WASP-76b похожа на Меркурий?

Ключевой сюрприз поджидал ученых при сравнении элементного состава планеты и её материнской звезды. Оказалось, что в атмосфере WASP-76b присутствуют элементы, характерные для каменистых тел земной группы (Земля, Венера, Марс), но их пропорции не соответствуют ожидаемым для газового гиганта. В частности, было зафиксировано аномально высокое содержание никеля, магния и хрома.

«Это первое исследование, в котором с высокой точностью измеряется содержание таких химических элементов, как никель, магний и хром, на планете-гиганте, — заявил астрофизик Мохамад Али-Диб. — Отклонения их значений от ожидаемых привели нас к предположению, что WASP-76b могла проглотить другую, гораздо меньшую планету, с таким же химическим составом, как у Меркурия».

Эта гипотеза «каннибализма» объясняет, почему в верхних слоях атмосферы газового гиганта оказались элементы, которые по законам гравитации должны были опуститься к ядру. Они были «привнесены» извне в результате высокоэнергетического столкновения и остались во взвешенном состоянии в разогретой газовой оболочке.

Влияние на модели формирования планет

Обнаруженные аномалии ставят под сомнение классическую модель формирования газовых гигантов. Если каменистые планеты растут «снизу вверх», аккрецируя вещество вокруг ядра, то газовые гиганты, как полагают, могут формироваться «сверху вниз» — подобно звездам, когда газовое облако сжимается под действием собственной гравитации. Наличие «чужеродных» каменистых элементов в атмосфере WASP-76b может свидетельствовать о том, что в процессе эволюции такие планеты не просто аккумулируют газ, но и активно разрушают и поглощают соседние твердые тела.

«Поколения исследователей использовали измерение количества водорода и гелия на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне для проверки теорий образования газообразных планет, — напоминают ученые. — Аналогичным образом, измерения содержания более тяжелых элементов на WASP-76b, таких как кальций и магний, помогут в дальнейшем понимании формирования газообразных планет». Таким образом, WASP-76b превращается в естественную лабораторию, где можно наблюдать последствия планетарных катастроф, которые, вероятно, были обычным делом на ранних этапах развития Солнечной системы.

Ранее WASP-76b уже прославилась благодаря открытию дождей из расплавленного железа на своей ночной стороне. Новые данные о химическом составе дополняют картину этого необычного мира, который, судя по всему, пережил бурное прошлое. Отсутствие следов титана при изобилии никеля и магния указывает на то, что поглощенный объект был не просто астероидом, а телом, прошедшим стадию дифференциации недр, подобно планетам земной группы.