Используя спектрограф Echelle для скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений (ESPRESSO), астрономы из Китайской академии наук (CAS) исследовали атмосферу MASCARA-4b — далекой экзопланеты «сверхгорячего Юпитера». Исследование, опубликованное 11 апреля на сервере препринтов arXiv, впервые привело к обнаружению рубидия и самария в атмосфере экзопланеты.
На расстоянии около 556 световых лет от Земли MASCARA-4b представляет собой газовый гигант с равновесной температурой 2250 К, вращающийся вокруг яркой звезды А-типа. Его размер составляет примерно 1,51 радиуса Юпитера, а масса — 1,67 массы Юпитера, что дает плотность на уровне 0,48 г/см 3 . Планета обращается вокруг своего хозяина каждые 2,82 дня на расстоянии 0,047 а.е. от него. Благодаря большим высотам атмосферного масштаба и метрике спектроскопии пропускания (TSM), MASCARA-4b является отличной целью для характеризации атмосферы.
Вот почему группа астрономов во главе с Зевеном Цзяном из Ключевой лаборатории оптической астрономии CAS в Пекине, Китай, решила наблюдать за MASCARA-4b с помощью ESPRESSO — сверхстабильного эшелле-спектрографа высокого разрешения с волоконным питанием, установленного на очень Большой телескоп (VLT) в Европейской южной обсерватории (ESO) в Серро-Паранале, Чили.
«Два транзита MASCARA-4 b наблюдались 13 февраля 2020 г. и 1 марта 2020 г. с ESPRESSO в рамках программ ESO 0104.C-0605 (PI:WYTTENBACH)…. В этом письме мы представляем обзор атомов /ионы в атмосфере MASCARA-4b, используя данные о двух транзитах VLT/ESPRESSO», — пишут исследователи.
Наблюдения обнаружили в атмосфере MASCARA-4 b несколько более тяжелых частиц, включая рубидий (Rb), самарий (Sm), а также ионы титана (Ti+) и бария (Ba + ). Это первый случай, когда Rb и Sm обнаружены в атмосфере экзопланеты, в то время как Ti + и Ba + были зарегистрированы на нескольких других внесолнечных планетах .
Учитывая, что новые наблюдения отмечают третий раз, когда Ba + обнаруживается в атмосфере сверхгорячей экзопланеты Юпитер (UHJ) , команда Цзяна подозревает, что этот элемент может обычно присутствовать среди населения UHJ. Исследователи добавили, что идентификация Ba + на больших высотах в UHJ предполагает, что такие планеты могут испытывать атмосферную динамику, которую мы в настоящее время не ожидаем.
Было отмечено, что Sm с атомным числом 62 пока является самым тяжелым элементом, обнаруженным в атмосфере чужого мира. Это также первый элемент серии лантанидов, обнаруженный на экзопланетах.
Помимо новых открытий, исследование также подтвердило предыдущие обнаружения магния (Mg), кальция (Ca), хрома (Cr) и железа (Fe) в атмосфере MASCARA-4b. Авторы статьи поощряют дальнейшие исследования атмосферы экзопланет с целью поиска других редких элементов.
«Следует проводить более высокоточные исследования HRS [спектроскопии высокого разрешения] на UHJ, чтобы выявить присутствие дополнительных видов и даже некоторых относительно распространенных второстепенных изотопов», — заключили исследователи.
