Наблюдения потери водорода экзопланетами
Оригинал взят у za_neptunie в Наблюдения потери водорода экзопланетами
Водородный хвост горячего нептуна у звезды Глизе 436. Источник.
Недавняя новость об открытии водородного хвоста у горячего нептуна Глизе 436b даёт хороший повод перечислить все подобные обнаружения у внесолнечных планет. Проще всего обнаружить водород у экзопланет через наблюдение линии поглощения под названием Лайман - альфа. Эта линия расположена в ультрафиолетовой части спектра, поэтому такие наблюдения можно проводить лишь на крупных космических телескопах. Фактически единственным инструментом, пригодным для этой задачи, сейчас является космический телескоп имени Хаббла.
Первой планетой, для которой были проведены подобные наблюдения, стал горячий юпитер у звезды HD209458. Наблюдения его транзитов в разные годы показали, что водородная корона там является значительно более крупной, чем сама планета:
Затем подобный поиск водородной короны был проведен для другого горячего юпитера - HD189733b. Для него также была обнаружена большая переменность глубины транзита в разные годы. В 2007-2008 году она составила 5.05±0.75%, в 2010 году водородная корона вообще не была обнаружена, а в 2011 году глубина транзита составила 14.4±3.6%. Новый анализ позволил все же обнаружить следы слабой водородной короны при наблюдениях в 2010 году:
Следом настал черед более легких планет - горячих нептунов и суперземель. По причине того, что более легкие планеты должны быстрее терять водород, то здесь ожидались значительно более крупные и плотные водородные короны.
В первую очередь такие наблюдения были произведены для транзитной суперземли 55 Рака e. Транзита водородной короны для этой планеты обнаружить не удалось, в тоже время наблюдения показали такой транзит водородной короны от другой планеты глубиной в 7.5±1.8%. Ей оказалась нетранзитная планета 55 Рака b, которая является горячим юпитером.
Случай другой небольшой планеты - горячего нептуна Глизе 436 b оказался ещё более интересным. Уже первый анализ в 2014 году показал, что у планеты наблюдается не водородная корона, а водородный хвост. Наблюдения на линии поглощения водорода говорили, что после 8.8±4.5%-ослабления света на центральной части транзита, неожиданно следовало дальнейшее ослабление до 22.9±3.9% через 2 часа после окончания затмения в оптическом диапазоне.
К середине 2015 года число наблюдений этой планеты было увеличено, что позволило окончательно доказать наличие у неё водородного хвоста.
У звезды наблюдается падение яркости в лучах водорода до 56.3±3.5% (по сравнению с 0.69% в видимых лучах). Это падение начинается за 2 часа до основного транзита (длительностью в 1 час) и длится больше 3 часов после него.
Несмотря на большую наблюдаемую потерю водорода, её темпа недостаточно для превращения планеты в суперземлю за несколько миллиардов лет существования большинства звезд в галактике.
Водородный хвост горячего нептуна у звезды Глизе 436. Источник.
Недавняя новость об открытии водородного хвоста у горячего нептуна Глизе 436b даёт хороший повод перечислить все подобные обнаружения у внесолнечных планет. Проще всего обнаружить водород у экзопланет через наблюдение линии поглощения под названием Лайман - альфа. Эта линия расположена в ультрафиолетовой части спектра, поэтому такие наблюдения можно проводить лишь на крупных космических телескопах. Фактически единственным инструментом, пригодным для этой задачи, сейчас является космический телескоп имени Хаббла.
Первой планетой, для которой были проведены подобные наблюдения, стал горячий юпитер у звезды HD209458. Наблюдения его транзитов в разные годы показали, что водородная корона там является значительно более крупной, чем сама планета:
Затем подобный поиск водородной короны был проведен для другого горячего юпитера - HD189733b. Для него также была обнаружена большая переменность глубины транзита в разные годы. В 2007-2008 году она составила 5.05±0.75%, в 2010 году водородная корона вообще не была обнаружена, а в 2011 году глубина транзита составила 14.4±3.6%. Новый анализ позволил все же обнаружить следы слабой водородной короны при наблюдениях в 2010 году:
Следом настал черед более легких планет - горячих нептунов и суперземель. По причине того, что более легкие планеты должны быстрее терять водород, то здесь ожидались значительно более крупные и плотные водородные короны.
В первую очередь такие наблюдения были произведены для транзитной суперземли 55 Рака e. Транзита водородной короны для этой планеты обнаружить не удалось, в тоже время наблюдения показали такой транзит водородной короны от другой планеты глубиной в 7.5±1.8%. Ей оказалась нетранзитная планета 55 Рака b, которая является горячим юпитером.
Случай другой небольшой планеты - горячего нептуна Глизе 436 b оказался ещё более интересным. Уже первый анализ в 2014 году показал, что у планеты наблюдается не водородная корона, а водородный хвост. Наблюдения на линии поглощения водорода говорили, что после 8.8±4.5%-ослабления света на центральной части транзита, неожиданно следовало дальнейшее ослабление до 22.9±3.9% через 2 часа после окончания затмения в оптическом диапазоне.
К середине 2015 года число наблюдений этой планеты было увеличено, что позволило окончательно доказать наличие у неё водородного хвоста.
У звезды наблюдается падение яркости в лучах водорода до 56.3±3.5% (по сравнению с 0.69% в видимых лучах). Это падение начинается за 2 часа до основного транзита (длительностью в 1 час) и длится больше 3 часов после него.
Несмотря на большую наблюдаемую потерю водорода, её темпа недостаточно для превращения планеты в суперземлю за несколько миллиардов лет существования большинства звезд в галактике.