Астрономы из Чикагского университета и других стран сообщают об обнаружении гелия, истекающего из атмосферы соседней мини-экзопланеты Нептуна, известной как TOI-2134 b. Вывод подробно описан в исследовательской статье, опубликованной 3 августа на сервере препринтов arXiv.
Выход из атмосферы — это процесс, во время которого атмосферный газ покидает гравитационный источник планеты и рассеивается в космосе. Этот процесс коренным образом формирует свойства экзопланет.
Наблюдения показывают, что выход из атмосферы происходит в нескольких близлежащих экзопланетных системах, от горячих Юпитеров до менее массовых суперземель/мини-Нептунов. Однако на горячих юпитерах скорость потери массы недостаточно высока, чтобы повлиять на их эволюцию, но в случае планет с меньшей массой их эволюция управляется выбросом атмосферы.
Экзопланеты со значительной водородно-гелиевой атмосферой из-за экстремальных уровней облучения в их атмосферах подвергаются гидродинамическому выходу из атмосферы. Это тепловой механизм выхода из атмосферы, приводящий к выходу более тяжелых атомов из планетарной атмосферы посредством многочисленных столкновений с более легкими атомами.
Теперь группа астрономов под руководством Майкла Чжана обнаружила выброс гелия в атмосферу из TOI-2134 b — мини-Нептуна, расположенного на расстоянии около 73,8 световых лет от Земли. Открытие было сделано с помощью спектрометра ближнего инфракрасного диапазона (NIRSPEC), установленного на телескопе Keck II на Мауна-Кеа, Гавайи.
«В этой статье мы представляем первое обнаружение выхода гелия из TOI-2134 b, теплого мини-Нептуна, вращающегося вокруг соседнего (23 пк) бесшумного в рентгеновском диапазоне К-карлика», — пишут исследователи.
Наблюдения показали, что сигнал гелия имеет эквивалентную ширину всего 3,3 мÅ, что делает TOI-2134 b планетой с самым маленьким сигналом гелия среди тех, на которых обнаружен гелий. Было измерено, что в спектре поглощения пиковое значение составляет 0,37% и происходит при красном смещении 7 км/с. Он также показывает вторичный пик с красным смещением 10 км/с и пиковым поглощением 0,13%.
Исследование выявило в TOI-2134 сильную корреляцию между скоростью потери массы, ограниченной энергией, и скоростью потери массы, полученной в результате наблюдений. Также выяснилось, что TOI-2134 b испытывает самый низкий поток экстремального ультрафиолета (XUV) среди известных экзопланет с гелием в их атмосферах.
Анализируя результаты, астрономы пришли к выводу, что атмосферный выброс гелия в TOI-2134 b, скорее всего, связан с фотоиспарением звездного XUV, что неблагоприятно для механизма потери массы за счет ядра. Результаты также предполагают временную шкалу потери массы порядка миллиардов лет.
Исследователи поощряют дальнейшие наблюдения за TOI-2134 b и другими мини-Нептунами с выбросами гелия , вращающимися вокруг зрелых звезд. Они надеются, что такие исследования помогут нам лучше понять природу выхода из атмосферы, происходящего в инопланетных мирах.
