Астрономы отыскали потенциальный «паровой мир» на расстоянии 97 световых лет от Земли.
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» определил, что атмосфера
субнептуна GJ 9827d богата металлами и водяным паром, что вписывается в модель т. н. «парового мира», при этом массовая доля воды на экзопланете может составлять от 20 до 40 процентов общей массы. Статья
опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Иллюстрация: NASA, ESA, Leah Hustak (STSCI), Ralf Crawford (STSCI)
...Субнептуны — это экзопланеты радиусом более 1,6–2 радиусов Земли, но меньше радиуса Нептуна, обладающие низкой объемной плотностью. Традиционная модель субнептуна включает твердое ядро из горных пород и льдов, покрытое оболочкой из водорода и гелия. Впрочем, модели внутреннего строения субнептунов, подходящие под их наблюдаемую расчетную плотность, могут быть разнообразными. Так предполагается существование «холодных гикеанов», обладающих слоем жидкой воды или льда и атмосферой из водорода и гелия, а также более теплых «паровых миров» (steam worlds), богатых летучими веществами с высоким средним молекулярным весом, на уровне несколько десятков процентов от массы планеты. На таких объектах слои воды или летучих веществ могут находиться в сверхкритическом состоянии и смешиваться с водородом.
Понимание возможных вариаций субнептунов важно для описания механизмов их формирования и эволюции. В частности, «долина субнептунов» (или «зазор Фултона»), выглядящая как провал в распределении экзопланет между популяциями скалистых суперземель и богатыми летучими веществами мини-нептунов, может быть связана с потерей субнептунами атмосферы.
GJ 9827d обращается вокруг активного красного карлика и ранее считалась необычной по составу суперземлей. Ее радиус составляет 1,98 от радиуса Земли, а ее расчетная объемная плотность подходит под модели с внешней оболочкой, состоящей из водорода и гелия или летучих веществ в сверхкритическом состоянии. Равновесная температура экзопланеты составляет 620 кельвин, масса — 3,02 массы Земли, уровень облучения в 34,9 раза превосходит поток, получаемый Землей от Солнца, орбитальный период — 6,2 дня. Наблюдения «Хаббла» ранее находили признаки водяного пара в атмосфере.
Группа астрономов во главе с Кэролайн Пиоле-Горайеб (Caroline Piaulet-Ghorayeb) из Монреальского университета опубликовала результаты спектроскопических наблюдений за экзопланетой GJ 9827d при помощи инструмента NIRISS/SOSS «Джеймса Уэбба» во время двух событий транзита экзопланеты по своей звезде в ноябре 2023 года.
Исследователи достоверно обнаружили в атмосфере GJ 9827d обилие водяного пара, а для других молекул летучих соединений были получены верхние пределы. Атмосфера характеризуется большой металличностью и не показывает утечки гелия и водорода. Все это вписывается в модель «парового мира», где атмосфера содержит на уровне десятков массовых процентов летучие вещества с высоким средним молекулярным весом. В случае GJ 9827d атмосфера будет хорошо перемешанной по составу, с переходом от газовой фазы к сверхкритической, без конденсации воды в атмосфере или вблизи поверхности. Оболочка из воды поверх твердого ядра из горных пород и железа может составлять от 20 до 40 процентов общей массы планеты.
Такой объект мог сформироваться, если изначально за счет аккреции из протопланетного диска смог накопить большие запасы летучих веществ и металлов, а затем произошла потеря части водорода, например из-за взаимодействия магмы, океана и атмосферы. Будущие наблюдения за GJ 9827d и поиски углеродсодержащих или серосодержащих молекул должны более точно определить механизм ее формирования.
На основе материала N+1:
https://nplus1.ru/news/2024/10/22/steam-world-jwst