Учёные из U.S. Naval Research Laboratory (NRL) принимали участие в исследованиях, в ходе которых был обнаружен водяной пар в атмосфере планеты, расположенной за пределами нашей Солнечной системы. Команда, в которую, помимо учёных NRL, также вошли исследователи из Калифорнийского технологического университета, Pennsylvania State University, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Университета штата Аризона, использовала сложную технологию импульсного доплеровского лидара, дабы напрямую идентифицировать планету и продемонстрировать наличие воды в её атмосфере. Открытие было описано в статье, опубликованной 10 марта 2014 года в журнале «Astrophysical Journal Letters».
Планета, названная tau Boo b, вращается вокруг звезды tau Bootis и относится к классу «высокоэнергетических планет», названных «горячими юпитерами». В Солнечной системе нет представителей этого класса планет. Горячий юпитер – это массивная экзопланета, орбита которой проходит чрезвычайной близко к её родительской звезде. В отличии от Юпитера Солнечной системы, орбитальный период которого составляет порядка 12 лет, и который является довольно холодным, горячий юпитер облетает вокруг своей родительской звезды каждые 3,3 дня. Более того, его поверхность нагрета до температуры, близкой к температуре звезды.
При таких температурах вода может существовать исключительно в виде высокотемпературного пара. Несмотря на того, что горячие юпитеры довольно часто встречаются в нашей галактике, происхождение и природа этих планет все ещё остаются предметом интенсивных научных исследований. Команда учёных изучила данные, собранные инструментом Near Infrared Echelle Spectrograph, установленным на W.M. Keck Observatory (Гавайи).
Ввиду того, что горячий юпитер находится слишком близко к своей родительской звезде, дабы отделить звездный свет от планетарного, исследователи прибегли к технике доплеровского локатора, используемого, как правило, для идентификации массово-спектроскопических соотношений двойных звезд.
Применение этого метода к tau Boo b, тем не менее, было сопряжено с одной весьма существенной проблемой. Дело в том, что инфракрасное излучение от звезды более чем в 10 тысяч раз превышало планетарное. Аналитическое программное обеспечение пришлось предварительно совершенствовать, прежде чем Chad Bender из National Research Council Associate at NRL, входивший в исследовательскую команду, смог извлечь минутный планетарный сигнал.
Сравнивая молекулярную подпись воды с световыми спектрами планеты и звезды, учёные смогли обнаружить водяной пар в атмосфере экзопланеты. Учёные также установили, что масса tau Boo b более чем в 6 раз превосходит массу Юпитера.
По словам John Carr, исследователя из NRL’s Remote Sensing Division и соавтора научной публикации, обнаружение водяного пара в атмосфере tau Boo b – это важный шаг в понимании состава этих высокоэнергетических планет. Полученный в ходе исследований результат также демонстрирует производительность используемой методики в поисках воды и прочих молекул в атмосферах экзопланет, которая становится новым инструментом для изучения природы и эволюции экзопланет, отмечает учёный. До этого учёные не раз сообщали об обнаружении воды на нескольких экзопланетах.
Большинство из них опирались на «транзитный» метод, который требует специальной ориентации. Необходимо, чтобы экзопланета проходила перед своей родительской звездой так, чтобы это можно было увидеть с Земли. Кроме того, если планета достаточно далеко от своей родительской звезды, методы визуализации могут использоваться для изучения состава атмосферы.
Однако, большинство экзопланет не вписываются ни в одну из тих категорий. Разработка новой технологии позволяет создать средства, которые могут использоваться для изучения атмосферы этих экзопланета.
Исследования в направлении изучения физических свойств и состава атмосферы этого горячего юпитера продолжаются и сегодня. Исследовательская группа намерена использовать новую технику для поиска воды и других молекул и на иных горячих юпитерах.
