Молекула-термометр найдена на экзопланете огромным скачком

dottedhipp/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Согласно недавнему исследованию, опубликованному в The Astrophysical Journal Letters, команда астрономов открыла новый инструмент, позволяющий лучше понять сложные атмосферы экзопланет.

Используя спектральные наблюдения высокого разрешения, они успешно подтвердили присутствие гидрида хрома (CrH) в атмосфере горячей экзопланеты Юпитера, известной как WASP-31b.

Гидрид хрома, молекула, проявляющая замечательную чувствительность к изменениям температуры, заслужила репутацию «звездного термометра», по словам соавтора астронома Лоры Флэгг, научного сотрудника по астрономии в Колледже искусств и наук Корнелльского университета. НАС

«Молекулы гидрида хрома очень чувствительны к температуре. При более высоких температурах вы видите только один хром. А при более низких температурах он превращается в другие вещества», — объяснил Флэгг.

Эта молекула становится распространенной только в определенном диапазоне температур от 1200 до 2000 градусов Кельвина. Ранее Флэгг использовал возможности гидридов металлов, в том числе гидрида хрома, для измерения температуры холодных звезд и коричневых карликов.

На потенциал гидрида хрома как индикатора температуры экзопланет горячего Юпитера намекали более ранние исследования с низким разрешением. Однако это недавнее исследование знаменует собой первое окончательное обнаружение гидрида металла, в частности гидрида хрома, в атмосфере экзопланеты с высоким разрешением.

Это достижение провозглашается значительным шагом вперед в нашем понимании атмосферных условий массивных планет за пределами нашей Солнечной системы.

Хотя это открытие не дает новой информации об отдельной экзопланете WASP-31b, оно устанавливает новый метод исследования подобных небесных тел.

WASP-31b, открытая в 2011 году, вращается вокруг звезды F5 с быстрым периодом 3,4 дня. Исследование не только подтвердило равновесную температуру планеты в 1400 Кельвинов, но также подтвердило, что этот температурный диапазон соответствует условиям, способствующим присутствию гидрида хрома.

В своем исследовании Флэгг использует спектроскопию высокого разрешения для изучения атмосфер экзопланет. Анализируя свет, излучаемый, когда планета расположена сбоку от своей звезды, и когда она проходит перед ней, Флэгг может сделать вывод о присутствии определенных элементов в атмосфере планеты.

Этот метод основан на том факте, что разные элементы поглощают и передают свет определенных длин волн.

«Мы можем получить тысячи различных линий. Мы объединяем их, используя различные статистические методы, используя шаблон – приблизительное представление о том, как выглядит спектр – и сравниваем его с данными, и сопоставляем их», – сказал Флэгг в своей статье. пресс-релиз.

«Если совпадение хорошее, значит, есть сигнал. Мы пробуем все разные шаблоны, и в данном случае шаблон из гидрида хрома подал сигнал».

Дефицит гидрида хрома даже в идеальном температурном диапазоне требует использования сложных инструментов и телескопов для его обнаружения.

Исследователи опирались на спектры высокого разрешения, полученные в результате наблюдений, сделанных в 2022 году в рамках обзора Exoplanets with Gemini Spectrocracy с использованием спектрографа GRACES.

Поскольку это открытие открывает путь к более точным измерениям температуры и более глубокому пониманию атмосферы экзопланет, Флэгг надеется, что другие исследователи также будут вдохновлены на анализ своих данных в поисках гидрида хрома и других гидридов металлов.

Создав выборку большего размера, ученые могли бы выявить существенные тенденции в атмосферах далеких планет, расширив наше понимание разнообразия Вселенной.

Полное исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters 16 августа, и его можно найти здесь.

Аннотация исследования:

Исследования атмосферы экзопланет часто дополняются синергией с аналогами коричневых карликов. Однако многие ключевые молекулы, обычно наблюдаемые в коричневых карликах, еще не подтверждены в атмосферах экзопланет. Важным примером является гидрид хрома (CrH), который часто используется для измерения температуры атмосферы и классификации коричневых карликов по спектральным классам. Недавно были получены предварительные доказательства присутствия CrH в спектре пропускания горячего Юпитера WASP-31b с низким разрешением. Здесь мы представляем наблюдения спектра пропускания WASP-31b с высоким спектральным разрешением, полученные с помощью телескопов GRACES/Gemini North и UVES/Very Large Telescope. Мы обнаруживаем CrH с достоверностью 5,6σ, что представляет собой первое обнаружение гидрида металла в атмосфере экзопланеты с высоким спектральным разрешением. Наши результаты представляют собой важный шаг в понимании роли гидридов металлов в атмосферах экзопланет.