< Северный экваториальный пояс Юпитера оказался очень засушливым

Нет истечения гелия из атмосферы горячей суперземли 55 Cancri e

Наблюдения двух транзитов горячей суперземли 55 Cancri e с помощью камеры NIRSPEC на Кеке наложили верхний предел на темпы истечения гелия из ее атмосферы в тысячу тонн в секунду. Тем самым гипотеза о гелиевой атмосфере этой планеты оказывается закрытой.

---

Владислава Ананьева

Горячая суперземля 55 Cancri e – одна из наиболее изученных планет этого типа. Она была открыта в 2004 году методом лучевых скоростей, в 2011 году канадский спутник MOST обнаружил транзиты планеты по диску родительской звезды. 55 Cancri e вращается на расстоянии всего 0.01544 ± 0.00009 а.е. (3.5 звездных радиусов) и делает один оборот за 0.73654 суток (17 часов 41 минуту). Эффективная температура планеты достигает 1958 ± 15 К – по всей видимости, ее дневное полушарие представляет собой лавовый океан.

Масса планеты 55 Cancri e оценивается в 8.08 ± 0.31 масс Земли, радиус – в 1.91 ± 0.08 радиусов Земли, что приводит к средней плотности 6.4 ± 0.8 г/куб.см. Эта средняя плотность слишком низка для планеты чисто железокаменного состава, предполагается, что 55 Cancri e окружена протяженной атмосферой глубиной в несколько процентов радиуса и/или содержит некоторое количество высокотемпературных льдов. 

Из каких газов может состоять атмосфера этой планеты? В 2012 году были проведены наблюдения транзита 55 Cancri e в линии атомарного водорода Лайман альфа. Водородной короны обнаружить не удалось, что сразу исключило наличие первичной водородной атмосферы. Однако более поздние наблюдения, уже в ближнем ИК-диапазоне, показали наличие в трансмиссионном спектре планеты полосы синильной кислоты HCN. Глубина полосы говорила о большой глубине атмосферы, а значит, о ее малом молекулярном весе.

Быть может, атмосфера планеты состоит из гелия? Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи пронаблюдали два транзита 55 Cancri e на Кеке в линии гелия 1083 нм. Несмотря на огромную апертуру телескопа и прекрасные условия наблюдений, истечения гелия из атмосферы 55 Cancri e обнаружено не было. Авторы получили только верхний предел в 10⁹ г/с (тысяча тонн в секунду), что на порядок ниже предсказаний атмосферных моделей.

Таким образом, состав атмосферы 55 Cancri e остается загадкой. Раз водород и гелий исключены, остаются тяжелые газы – азот, углекислота или угарный газ. Однако в этом случае эффективная шкала высот в атмосфере оказывается слишком малой, меньше 50 км. Как тогда в трансмиссионном спектре проявились полосы HCN? Скорее всего, для ответа на этот вопрос придется ждать запуска JWST или ввода в строй нового поколения наземных телескопов.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2012.02198.pdf

---