Учёные представили новые результаты наблюдений экзопланеты WASP-189b — одного из самых горячих известных «горячих юпитеров». Благодаря детальному анализу её теплового излучения удалось впервые одновременно определить содержание как лёгких элементов (углерод и кислород), так и тяжёлых, «скальных» — железа, магния и кремния. Такая информация помогает лучше понять, из чего формируются планеты и насколько их состав связан с составом звезды-хозяина.
Почему эта планета интересна
WASP-189b — крупная газовая планета, примерно в 1,6 раза больше Юпитера и почти в два раза тяжелее. Температура её дневной стороны превышает 3300 К, что делает атмосферу полностью газообразной, включая элементы, которые в обычных условиях образуют минералы. Это даёт уникальную возможность изучить «скальный» химический состав в газовой фазе — такое возможно только на самых горячих экзопланетах.
Как проводились наблюдения
Для исследования использовали высокоточный инфракрасный спектрограф IGRINS, ранее установленный на телескопе Gemini South. Измерения проводились в две ночи — в 2022 и 2023 годах — в моменты, когда планета находилась рядом с фазой вторичного затмения, и её нагретая дневная сторона была видна максимально ярко.
Инструмент фиксировал спектры в диапазоне 1.4–2.5 мкм с очень высоким разрешением (R ≈ 45 000), позволяя «расслоить» атмосферу по множеству отдельных линий различных газов.
Чтобы выделить слабый сигнал планеты среди яркого света звезды и атмосферных искажений Земли, исследователи обработали данные специальными методами — удалили telluric-линии и особенности спектра звезды, сохранив при этом планетный сигнал.
Какие газы были обнаружены
Команда использовала модельные спектры и метод кросс-корреляции, чтобы выявить соответствующие сигналы в данных. В итоге уверенно обнаружены:
- Fe I — нейтральное железо
- Mg I — магний
- Si I — кремний
- H₂O — вода
- CO — угарный газ
- OH — гидроксил
Сигналы превышали уровень шумов более чем в четыре раза.
Это один из самых полных наборов одновременно обнаруженных молекул и атомов в атмосфере ультра-горячего Юпитера.
Главный результат: состав планеты похож на состав звезды
Авторы определили относительные количества элементов и сравнили их с содержанием тех же элементов в звезде WASP-189. Оказалось, что ключевые скальные элементы — магний, железо и кремний — присутствуют в тех же соотношениях, что и в звезде.
Например, вычисленные отношения:
- Mg/Si
- Fe/Mg
- Si/Fe
совпадают со звёздными значениями в пределах 1–2 сигма.
Это важное подтверждение популярной гипотезы: состав твёрдого вещества в протопланетном диске повторяет состав звезды, и газовые гиганты наследуют этот состав почти без изменений. А ультра-горячие Юпитеры, не имеющие «ловушек холода», сохраняют эти элементы в полностью газовой форме, что позволяет их измерить.
Что это значит для науки о планетах
Так как такие элементы формируют породы и металлические ядра, их пропорции напрямую связаны с внутренним строением планет. Сходство со звёздным составом подтверждает, что можно использовать химический состав звезды как ориентир для моделирования строения скалистых экзопланет — даже тех, которые напрямую измерить невозможно.
Авторы также рассчитали примерное соотношение Mg:Si:Fe как 1.2 : 1.0 : 0.7, что похоже на состав некоторых типов метеоритов в Солнечной системе. Если бы из такого вещества формировалась твёрдая планета, её мантия состояла бы из смесей оливина и пироксена — как у Земли.
Перспективы
Работа показывает, насколько информативными могут быть наблюдения гигантских планет в высоком спектральном разрешении. В будущем исследователи планируют расширять подобные наблюдения: новые телескопы, включая Extremely Large Telescope, позволят изучать ещё больше элементов и получать ещё более точные карты химического состава далёких миров.
Источники:
Статья создана по материалам работы https://arxiv.org/pdf/2512.10904v1
