Надгаряча кам’яниста екзопланета TOI-561b, відома як «світ лави», може бути огорнута густою, дуже відбивною атмосферою. На це вказує новий аналіз даних космічного телескопа Джеймса Вебба, про який повідомляє Sci.News.
TOI-561 — яскрава зоря на відстані близько 280,5 світлових років у сузір’ї Секстанта. Вона має приблизно 80% маси та розміру Сонця, але її вік оцінюють у близько 10 мільярдів років. Це одна з найстаріших і найбідніших на важкі елементи планетних систем, відомих у Чумацькому Шляху, і вона містить щонайменше три транзитні планети: TOI-561b, c та d.
Внутрішня планета TOI-561b — це так звана суперземля з надзвичайно коротким роком: один оберт навколо зорі триває лише близько 0,44 доби, тобто трохи більше 10 годин. Її радіус приблизно у 1,4 раза більший за земний, а маса — у 2,2 раза більша. Така комбінація дає відносно низьку густину — близько 4,3 г/см³, що нетипово для сильно опроміненого кам’янистого світу.
Теоретичні моделі передбачають, що планети, які так близько обертаються навколо своїх зір, мали б давно втратити будь-яку значну атмосферу через інтенсивне випромінювання. Однак нові спостереження вказують на інше.
Астрономка Анжалі П’єтте (Anjali Piette) з Університету Бірмінгема та її колеги використали спектрограф NIRSpec телескопа Вебба, щоб простежити зміну яскравості TOI-561b. Вони спостерігали чотири вторинні затемнення, коли планета проходить за зорею, і три транзити, коли вона проходить перед нею. На основі цих даних команда побудувала так звану фазову криву — графік того, як змінюється блиск планети протягом орбіти.
Дослідники також змоделювали власні коливання яскравості зорі, спричинені грануляцією — «кипінням» конвективних комірок на її поверхні. Поєднавши модель зоряного сигналу з сигналом від планети, вони отримали спектр випромінювання денного боку TOI-561b.
Виявилося, що яскравісна температура денного боку становить приблизно 2050 К. Це значно нижче за близько 3200 К, які очікували б для темної, позбавленої атмосфери кам’яної поверхні без перенесення тепла. Така різниця свідчить, що частина енергії відбивається або перерозподіляється, а не просто випромінюється назад у космос.
Щоб пояснити ці спостереження, команда порівняла дані з комп’ютерною моделлю клімату планети. Розрахунки показали, що на денному боці TOI-561b можуть існувати хмари з силікатних мінералів, зокрема діоксиду кремнію (SiO₂) та магнієвого силікату. Такі хмари діють як «сонцезахисний крем», відбиваючи значну частину світла зорі та знижуючи температуру поверхні.
За словами Лізи Данг (Lisa Dang) з Університету Ватерлу, фазова крива показала, що планета відбиває помітну частку зоряного світла, а тепло перерозподіляється навколо всієї планети, а не зосереджується лише на освітленому боці. Разом ці ознаки вказують на наявність суттєвої атмосфери.
Несподіване збереження атмосфери на такій старій і сильно опроміненій планеті ставить низку запитань. Можливо, TOI-561b спочатку сформувалася з незвично великим запасом газів. Інша гіпотеза полягає в тому, що океан розплавленої породи, який, імовірно, вкриває її поверхню, діє як гігантський вулкан, постійно поповнюючи атмосферу газами.
Наступний крок для дослідників — з’ясувати, на що більше схожа атмосфера TOI-561b: на щільну, гарячу атмосферу Венери чи на екстремальний варіант вулканічного супутника Іо. Спостереження на довших хвилях за допомогою Вебба можуть дати додаткові підказки й допомогти зрозуміти, як настільки гаряча планета змогла зберегти атмосферу протягом мільярдів років.
Результати роботи команди, очолюваної Самюелем Буше (Samuel Boucher), опубліковані в журналі Astronomical Journal.