Астрономы обнаружили любопытную экзопланету с чрезвычайно низкой насыпной плотностью — почти в 15 раз менее плотной, чем Юпитер, и в 60 раз менее плотной, чем Земля. Первый спектр атмосферы этой планеты дает ключ к разгадке причины этого необычного качества.
HIP 41378 f — одна из наименее плотных известных экзопланет — всего в 0,09 грамма на кубический сантиметр, но пока не ясно, почему эта планета так легко упакована. HIP 41378 f может быть примером редкого класса экзопланет, называемых супер-пухами, которые содержат гораздо больше газа, чем ожидалось, учитывая их массы. С другой стороны, низкая объемная плотность планеты может быть просто трюком кривой света — если у планеты есть кольца, ее радиус может казаться искусственно большим, снижая ее расчетную объемную плотность.
Команда во главе с Мунацца Аламом (Лаборатория Земли и планет Карнеги и Центр астрофизики Гарварда и Смитсоновский институт) собрала первый спектр ближнего инфракрасного излучения атмосферы HIP 41378 f, чтобы лучше понять эту необычную планету.
Алам и его сотрудники использовали космический телескоп Хаббла для измерения света, который фильтруется через атмосферу HIP 41378 f, когда планета совершает свой 19-часовой транзит через лицо своей родительской звезды. Команда обнаружила, что спектр HIP 41378 f почти безлик, без характерных провалов, которые сигнализируют о поглощении света молекулами в атмосфере.
Используя одномерные атмосферные модели, авторы смогли исключить чистую атмосферу, богатую водородом и гелием. Тем не менее, они обнаружили, что почти плоский спектр планеты согласуется с несколькими сценариями: HIP 41378 f может иметь атмосферу, исключительно богатую элементами тяжелее гелия, слоем дымки или кольцами. В случае с кольцевой планетой авторы подсчитали, что истинный радиус HIP 41378 f будет примерно на 60% меньше текущей оценки, что приведет к насыпной плотности 1,2 грамма на кубический сантиметр, что примерно соответствует плотности Юпитера и Урана.
Предыдущее и прогнозируемое время транзита для HIP 41378 f. [Alam et al. 2022]Отсутствие спектральных особенностей HIP 41378 f не означает, что мы не можем узнать больше об атмосфере планеты. Измерение спектра передачи планеты на более длинных длинах волн может помочь различить возможности, поскольку туманная атмосфера будет вызывать транзиты разной глубины на разных длинах волн, в то время как наличие колец приведет к меньшим изменениям.
Авторы исследовали возможность наблюдения HIP 41378 f с помощью JWST и обнаружили, что инфракрасные приборы телескопа достаточно чувствительны, чтобы различать конкурирующие сценарии. С орбитальным периодом примерно 1,5 земных года будет только несколько возможностей поймать HIP 41378 f, проходящий перед своей родительской звездой во время запланированной пятилетней миссии JWST. Алам и сотрудники использовали время транзита, которое они наблюдали, чтобы обновить прогноз для будущих транзитов HIP 41378 f; конец 2022 и середина 2024 года принесут новые возможности для изучения этого заманчивого далекого мира!
