Обнаружить гелий в составе атмосферы далекой экзопланеты удалось по спектрам в инфракрасном диапазоне.

Гелий повсеместно распространен во Вселенной. Каждая звезда начинает свою жизнь, создавая гелий из водорода в собственном ядре посредством термоядерного синтеза. Астрономы давно предполагали, что в атмосфере гигантских экзопланет содержится значительное количество гелия.

Экзопланета WASP-107b вращается вокруг звезды в 200 световых годах от Земли (ESA/Hubble, NASA).

Представление художника о планете WASP-107b, которая теряет атмосферу, образуя облако из гелия. (Engine House VFX).

Однако до сих пор поиск этого элемента не давал результатов. Благодаря новым методам исследования данных космического телескопа Хаббл, группе британских и американских астрономов впервые удалось обнаружить гелий в составе атмосферы газового гиганта WASP-107b, который находится в 200 световых годах от Земли. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Изучение атмосфер далеких планет – сложный процесс, сопровождающийся долгими ожиданиями. Астрономы ждут, пока планета пройдет между своей звездой и Землей. Изучая свет звезды, проходящий сквозь атмосферу планеты, они могут охарактеризовать ее состав.

Найти гелий в атмосфере экзопланеты WASP-107b удалось благодаря исследованиям с помощью телескопа Хаббл в инфракрасном диапазоне: был зарегистрирован узкий пик метастабильного состояния гелия на длине волны 10833 А. Это означает, что гелий выходит за пределы атмосферы планеты.

Планета WASP-107b размером не уступает Юпитеру, но ее масса в 8 раз меньше. При столь малой для таких размеров массе планета не способна удержать атмосферу, особенно при воздействии мощного ультрафиолетового излучения своей звезды. Дело в том, что WASP-107b находится очень близко к звезде, в восемь раз ближе, чем Меркурий к Солнцу.

Ультрафиолетовое излучение разрушает атмосферу планеты, создавая эффект кометовидного хвоста. Ускользающий гелий рассеивается на большие расстояния и как тонкое облако окружает экзопланету.

Акцент на инфракрасном спектре в исследовании очень важен. Поскольку инфракрасное излучение проходит через атмосферу и облака, для исследований можно использовать и наземные телескопы.

Астрономы предполагают, что при наличии подобных гелиевых облаков у более мелких планет изучать атмосферы далеких миров станет намного легче.

Хаббл – не единственный космический телескоп, который можно использовать для изучения атмосферы в инфракрасном диапазоне. Космический телескоп «Джеймс Вебб», который планируют запустить в мае 2020 года, также сможет провести аналогичные наблюдения.

По материалам Nature.