Уникальные наблюдения позволили рассмотреть слоистую и бурную атмосферу планеты «супер-юпитера» на примере соседнего коричневого карлика.
Газовый гигант Бета Живописца b — одна из самых изученных экзопланет, ее даже удалось сфотографировать напрямую. Расположена она в 63 световых годах от нас, имеет массу в семь раз больше массы Юпитера и в 1,65 раза больший диаметр. Бету Живописца b относят к «супер-юпитерам» — планетам, которые могут набирать массу в разы, а иногда в десятки раз большую, чем у Юпитера.
По многим параметрам «супер-юпитеры» близки к коричневым карликам, которые, в свою очередь, занимают промежуточное положение между планетами и звездами. Однако «супер-юпитеры» тесно связаны со своими звездами и затмеваются их светом, а коричневые карлики самостоятельны. Поэтому для изучения атмосферы Беты Живописца b астрономы решили рассмотреть коричневый карлик 2MASS J22081363+2921215, схожий с планетой по размерам и температуре, но свободнолетящий. К тому же и карлик, и Бета Живописца b входят в ближайшую к нам группу молодых звезд, объединенных общим движением и, видимо, происхождением.
Структура атмосферы коричневого карлика 2MASS J22081363+2921215 / ©NASA, ESA, STScI, Andi James (STScI)
Наземные телескопы не слишком подходят для таких наблюдений, поскольку часть важных инфракрасных волн поглощается при прохождении через земную атмосферу. Поэтому ученые воспользовались спектрографом MOSFIRE Обсерватории Кека, который позволяет охватить сравнительно большое поле зрения. Благодаря этому вместе с коричневым карликом в него попали звезды. Об этом Елена Манджавакас (Elena Manjavacas) и ее коллеги пишут в статье, которая принята к публикации в The Astronomical Journal и доступна в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.
Сравнивая их спектр, прошедший через атмосферу, с ранее установленным «исходным» спектром, ученые смогли выяснить, какие линии и как именно были поглощены в воздухе. А это, в свою очередь, позволило реконструировать «исходный» спектр коричневого карлика и рассмотреть его атмосферу. При размерах в 12 раз больше Юпитера он оказался довольно горяч: температуру оценили в 1500 °С. К тому же коричневый карлик быстро вращается, делая полный оборот каждые три с половиной часа, благодаря чему в атмосфере не утихают мощные турбулентные вихри.
За два с половиной часа наблюдений инструмент MOSFIRE рассмотрел в ней и отдельные движущиеся светлые участки — все это говорит о том, что атмосфера наполнена облаками, сквозь которые пробивается инфракрасное излучение горячего карлика. На большой высоте в этих облаках обнаруживаются иодид калия и силикат магния, ниже на смену калию приходит натрий, а еще дальше, на глубине, появляются облака оксида алюминия. Общая глубина атмосферы оценивается в 718 километров; предполагается, что у Беты Живописца b она устроена схожим образом.