WASP-166 b: Планета, която нарушава всички закони за образуването на атмосфера

Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ на НАСА разкри тайните на атмосферата на екзопланетата WASP-166 b, намираща се на 368 светлинни години от Земята. Международна група астрономи, ръководена от Андрю Майо от Университета в Сан Франциско извърши подробен анализ на състава на газовата обвивка на това необичайно небесно тяло. Резултатите са публикувани на сървъра за препринти arXiv.

WASP-166 b е седем пъти по-голяма от Земята по размери и 32 пъти по-голяма по маса. Тя извършва пълно завъртане около звездата си за 5,44 дни, като се намира само на 0,067 астрономически единици от нея. Температурата на повърхността на планетата достига 1270 Келвина (996.85°C), което я прави член на рядък клас небесни тела.

Родителската звезда WASP-166 принадлежи към спектралния клас F9V и надвишава Слънцето по размери и маса с около 20%. Възрастта на звездата се оценява на 2,1 милиарда години, тя има ефективна температура от 6050 Келвина и металичност от 0,19 dex.

Учените използваха два инструмента на космическия телескоп, за да изследват атмосферата на WASP-166 b: спектрографа за близката инфрачервена област NIRISS и камерата NIRCam. По време на преминаването на планетата през диска на звездата бяха проведени наблюдения с NIRSpec BOTS G395M/F290LP в диапазона 2,80-5,17 микрометра и NIRISS SOSS Order-1 в диапазона 0,85-2,81 микрометра.

Анализът на получените данни показва наличието в атмосферата на WASP-166 b на значително количество водна пара и въглероден диоксид, които доминират в спектъра. Освен това изследователите успяха да открият слаби признаци на амоняк и да определят налягането на облачния слой.

Основната част от газовата обвивка е от хелий и водород в съотношение, характерно за първичната слънчева мъглявина. Търсенето на други съединения, като например въглероден оксид, обаче не е дало положителни резултати.

От особен интерес е съотношението на въглерода към кислорода, което е 0,282. Това съотношение е по-ниско от това на родителската звезда (0,41) и много по-ниско от слънчевата стойност (0,55). В същото време металичността на обвивката достига много високо ниво – 1,57.

Според изследователите наблюдаваният химичен състав на атмосферата може да е резултат от два процеса. В първия случай планетата може да се е образувала от акреционни планетоиди – постепенното сливане на много малки космически тела и прахови частици в един обект.

След това, под действието на високи температури и налягане е настъпила ерозия на ядрото: част от материята от центъра на планетата се е издигнала в атмосферата, променяйки нейния химичен състав. Вторият възможен сценарий е свързан с фотоизпарение – процес, при който мощната радиация на родителската звезда буквално „издухва“ част от атмосферните газове в космическото пространство, което с течение на времето води и до промяна на химическия баланс в останалата атмосфера.