< Марс: большой кратер на плато Меридиана

Теплый гигант WASP-80 b: атмосфера солнечного химического состава и высотная дымка

Трансмиссионная спектроскопия помогла оценить свойства атмосферы транзитной планеты.

---

Владислава Ананьева

Прямое получение изображений, а тем более спектров внесолнечных планет – очень трудная задача, доступная только крупнейшим современным телескопам, и то только для горячих молодых планет, удаленных на десятки астрономических единиц от своей звезды. Однако существует сильный непрямой метод, позволяющий получать грубые спектры транзитных экзопланет. Если планета является транзитной, т.е. регулярно проходит по диску своей звезды и за звездой, то становится возможным измерить зависимость глубины транзита (а также вторичного минимума) от длины волны, т.е. провести трансмиссионную (эмиссионную) спектроскопию планеты. Подобные наблюдения уже были проведены для ряда горячих юпитеров, что позволило обнаружить в их составе натрий, водяной пар, метан и др. вещества, а также измерить температуру дневного полушария. 

12 июня 2014 года в Архиве электронных препринтов появилась статья японских астрономов, посвященная трансмиссионной спектроскопии транзитного очень теплого гиганта WASP-80 b. Эта планета была открыта в 2013 году в рамках наземного транзитного обзора SuperWASP, она интересна своей умеренной эффективной температурой (~800K), глубоким транзитом (2.9%) и тем, что ее родительская звезда – сравнительно яркий (+11.9) оранжевый карлик спектрального класса K7 V. Японские астрономы сочли, что трансмиссионная спектроскопия WASP-80 b поможет определить типичные свойства умеренно нагретых планет-гигантов, более прохладных, чем обычные горячие юпитеры.

Наблюдения звезды WASP-80 проводились сразу на нескольких инструментах: на 1.88-метровом телескопе обсерватории Окаяма (Okayama Astrophysical Observatory), на 1.4-метровом телескопе Южно-Африканской обсерватории и на 50-сантиметровом телескопе MITSuME. Всего было изучено 5 транзитов, каждый в 3 или 4 различных спектральных полосах. Измеренная глубина транзитов на разных длинах волн сравнивалась с предсказаниями трех теоретических моделей планетной атмосферы: модели атмосферы солнечного химического состава с температурой 800К, модели с плотными облаками (плоский трансмиссионный спектр), и модели солнечного химического состава с высотной дымкой и температурой 600К.

В принципе, все модели неплохо описали экспериментальные данные, но ни одна не описала их точно. Так, предсказания первой модели (атмосфера солнечного химического состава с температурой 800К) отличаются от экспериментальных данных на 1.3 сигма, предсказания второй модели (плотные облака, плоский спектр) – на 1.1 сигма, предсказания третьей модели (атмосфера солнечного химического состава, высотная дымка, температура 600К) – на 0.92 сигма. Поскольку при температурах ниже 1000К термохимическое равновесие между метаном и угарным газом в атмосфере горячего гиганта смещается в сторону метана, это естественным образом приводит к появлению высотной дымки, состоящей из нелетучих углеводородов (толинов), образующихся в результате фотохимического разложения метана в атмосфере планеты под действием УФ-излучения звезды. 

---