Растущие с каждым днем возможности техники позволяют нам узнать чуточку больше о мирах, обращающихся вокруг других звезд Млечного пути. Всего несколько десятилетий назад стоял вопрос о принципиальной возможности подтверждения существования экзопланет – а в наши дни исследователи уже научились определять их размеры и даже цвет.

Особенный интерес в исследованиях экзопланет представляет определение химического состава их атмосфер: ведь кто знает, может быть в отдаленной перспективе подобные дистанционные исследования позволят обнаружить какие-то признаки жизни?

На сегодняшний день, ученым уже доводилось находить следы водяного пара в атмосферах нескольких экзопланет. Для этого, ученые наблюдали за прохождением планет на фоне звезды и исследовали проходящий через их атмосферу свет в разных спектральных диапазонах. Как известно, водяной пар достаточно хорошо поглощает ближнее инфракрасное излучение, однако при этом он почти прозрачен для видимого света, что и позволяло определить его присутствие в атмосфере.

Но дело в том, что все те случаи касались огромных тел, по размерам сопоставимых с Юпитером, которые обладают весьма массивной и протяженной атмосферой. Что касается более мелких миров, то исследователи столкнулись с проблемой облачности, которая не пропускала свет от звезды, что не позволяло провести подобные исследования.

По крайней мере так было до сегодняшнего дня, ибо согласно недавно обнародованным результатам исследования, ученым удалось наконец найти экзопланету размером примерно с Нептун с безоблачным небом, что в итоге позволило провести изучение проходящего через ее атмосферу света и обнаружить в ее атмосфере искомый водяной пар, а также водород.

Открытие было совершено с использованием данных трех космических телескопов: первоначальный анализ спектра был проведен с помощью телескопа “Хаббл”, а данные наблюдений “Спитцер” и “Кеплер” помогли подтвердить, что следы водяного пара действительно относятся к изучаемой планете.

Конечно, HAT-P-11b сложно назвать благоприятным местом для жизни. Планета находится на расстоянии 123 световых лет от Земли в созвездии Лебедя и обращается на расстоянии всего 7 миллионов километров от оранжевого карлика, совершая один оборот за 5 дней. Ее радиус превышает земной в четыре раза, масса больше чем у нашей планеты по разным оценкам от 17 до 26 раз, а температура поверхности составляет порядка 800 градусов. Одним словом – классический горячий Нептун.

Но не стоит забывать, что это очень большой скачок (практически на порядок) относительно размеров изучаемых экзопланет, в атмосфере которых удалось идентифицировать химические элементы. Данное открытие позволяет надеяться, что далеко не все не гигантские планеты скрыты от наблюдений слоем облаков и в будущем исследователям удастся провести такой же анализ в отношении т.н. Суперземель и еще более мелких тел, условия на поверхности которых могут быть куда более благоприятны для потенциальной жизни.

Планета находится на расстоянии 123 световых лет от Земли в созвездии Лебедя. Обращается вокруг оранжевого карлика HAT-P-11 спектрального класса K4. На момент открытия эта планета была самой маленькой по массе среди планет, открытых транзитным методом. Её радиус составляет 5 радиусов Земли, однако она превосходит по массе Глизе 436 b, чья масса равна приблизительно 26 массам Земли. Расстояние между планетой и её звездой приблизительно равно расстоянию между 51 Пегаса b и 51 Пегаса, что типично для транзитных планет. Орбита планеты имеет эксцентриситет 0,198, необычно большой для горячих Нептунов. На данный момент система HAT-P-11 исследуется телескопом Кеплер.

HAT-P-11 (Kepler-3) – звезда, которая находится в созвездии Лебедя на расстоянии около 123 световых лет от нас. Вокруг звезды обращается, как минимум, одна планета.

Звезда относится к классу оранжевых карликов, и по своим размерам и массе немного уступает нашему Солнцу. Её диаметр и масса равны 0,75 и 0,8 солнечных соответственно. Температура поверхности звезды достигает 4850 кельвинов. HAT-P-11 входит в поле обозрения орбитального телескопа Кеплер, и поэтому имеет дополнительное наименование Kepler-3.

В 2009 году в рамках проекта HATNet командой астрономов было объявлено открытие планеты HAT-P-11b. Эта планета немного больше Нептуна, её масса приблизительно равна 17 массам Земли. Она обращается очень близко к родительской звезде – на расстоянии около 0,05 а. е., что говорит о высокой температуре в верхних слоях её атмосферы. Год на ней длится почти пять дней.

Как и подавляющее большинство других экзосолнечных планет, открыта HAT-P-11b была в ходе транзита – прохода ее между своей звездой и нами, когда она экранировала около 0,4% нормальной светимости звезды. Это небольшое периодическое изменение с точностью замерила автоматизированная сеть небольших телескопов HATNet, расположенных в американских штатах Аризона и Гавайи. Для сети HATNet это уже 11-я далекая планета, которую она может записать в свой «актив», и самая небольшая.

Данные о степени «затемнения», которое создает планета, экранируя звезду, вместе с информацией о свойствах самой звезды, позволяют установить размеры планеты. А информация о совсем уж небольших изменениях в движении самой звезды, полученная отдельно с помощью мощного телескопа, дала возможность определить ее массу. Кстати, такие планеты размерами «примерно с Нептун» уже не раз обнаруживались с помощью наблюдений за движениями далеких звезд – но транзитный метод позволил увидеть такой объект впервые.

В отличие от нашего Нептуна, далекого и холодного, HAT-P-11b вращается весьма близко к своей звезде, совершая один полный оборот каждые 4,88 земных суток. Как следствие, она довольно сильно нагрета – температура ее составляет почти 600 градусов Цельсия. Было бы и больше, но звезда эта относится к классу красных карликов, она примерно на четверть меньше Солнца и заметно холоднее.

Некоторые данные позволяют считать, что в системе HAT-P-11 есть и еще одна планета, но пока что информации недостаточно для того, чтобы говорить об этом с уверенностью. Сама звездная система HAT-P-11 расположена в созвездии Лебедь, что делает ее доступной для наблюдения американским орбитальным телескопом Kepler. Как раз транзитный метод поиска планет он и использует, только с намного большей чувствительностью: телескоп сможет замечать даже планеты размерами с Землю. И, конечно, он обязательно рассмотрит интересную систему HAT-P-11 во всех деталях.

Международная группа исследователей, в том числе Джессика Спейк и доктор Дэвид Синг из Университета Эксетера, обнаружили инертный газ в атмосфере экзопланеты HAT-P-11b, которая находится на расстоянии 124 световых лет от Земли в созвездии Лебедя и которая в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу.

Новые данные были получены исследователями из Женевского университета, которые наблюдали за экзопланетой с помощью спектрографа Carmenes, установленного на 4-метровом телескопе в обсерватории Калар-Альто, Испания.

Впервые учёным удалось определить скорость атомов гелия, находящихся в верхних слоях атмосферы экзопланеты, которая по размеру эквивалентна нашему Нептуну. Гелий находится в вытянутом облаке, находящемся позади планеты, подобно хвосту кометы.

Гелий перемещается с дневной стороны планеты на её ночную сторону со скоростью более 10000 км/час. Поскольку гелий очень лёгкий газ, то он достаточно быстро покидает атмосферу планеты и образует обширное облако позади HAT-P-11b.

Исследовательская группа считает, что новое исследование может многое рассказать об экстремальных атмосферных условиях, наблюдаемых вокруг самых горячих экзопланет. Исследование было опубликовано в журнале Science 6 декабря 2018 года.

Экзопланету исследовали астрономы из США при помощи таких мощнейших телескопов, как Kepler, Spitzer и Hubble, а об их открытии заявили в NASA. Ученые выяснили, что планета под названием HAT-P-11b окружена облаками водяного пара. Этот факт и позволил исследователям прийти к выводу о потенциальной возможности наличия биологической жизни на экзопланете.

В ходе своего нового исследования, астрономы с помощью телескопа Хаббла изучали планету HAT-P-11b. Их наблюдения показали поток заряженных углеродных частиц, окружающих планету и образующих кометоподобный "хвост", направленный в сторону от ее звезды. Астрономы утверждают, что это является убедительным доказательством наличия сильного магнитного поля.

Как отметила профессор Гильда Баллестер из Аризонского Университета, это первый случай, когда сигнатура магнитного поля была обнаружена на планете за пределами нашей Солнечной системы. Для того, чтобы обнаружить присутствие ионов углерода в магнитосфере вокруг планеты и длинном "хвосте", Хаббл осуществлял наблюдение в ультрафиолетовом спектре. "Хвост" представляет собой убегающие ионы, отталкиваемые от звезды ее звездным ветром со скоростью 160000 км/ч.

HAT-P-11b немного больше Нептуна и горячее Венеры, поэтому это маловероятное место для жизни. Она находится на расстоянии 123 световых лет от Земли, поэтому ее гораздо труднее изучать, чем наши ближайшие соседние планеты.

Тем не менее, из тысячи известных экзопланет она привлекла внимание астрономов больше всего. В какой-то момент это была самая маленькая экзопланета в атмосфере которой были обнаружены специфические молекулы – и что еще лучше, одной из них была вода.

Несколько лет назад ученые обнаружили радиосигналы, поступающие с HAT-P-11b. Как оказалось, они были связаны с частыми мощными ударами молний, создающими синильную кислоту в атмосфере планеты. Мы не наблюдаем подобного явления в магнитосфере Земли, потому что находимся гораздо дальше от нашей родительской звезды.

Изучение магнитосферы HAT-P-11b – важный шаг к пониманию того, где во Вселенной следует искать признаки жизни. Не все планеты и спутники нашей системы имеют магнитное поле, поэтому связь между ними и существованием жизни требует дальнейшего исследования.

Особую ценность здесь имеет ясное небо экзопланеты. Их невозможно изучать, если поверхность планеты покрыта облаками. Ничего страшного для астрономических исследований не представляют облака над поверхностью планет-гигантов размером с Юпитер, так как в слое облаков бывают также гигантские разрывы, сквозь которые можно собрать информацию о химическом составе атмосферы планеты. Но облачный слой полностью перечеркивает возможность подобных исследований для планет поменьше.

Ученые уже обнаружили в атмосфере HAT P-11b водяный пар и молекулы водорода, а также углекислоту и метан. Однако точный состав пока не удается выяснить из-за пятен на поверхности звезды HAT P-11, которые искажают наблюдаемую картину.

Это открытие помогает ответить на вопросы о том, как происходит формирование планет, а также подчеркивает эффективность астрономических методов поиска молекул воды в атмосфере других планет.

Астрономам хорошо известно, что облака в атмосферах скрывают спектр излучения нижележащих молекул, изучение которых важно для понимания состава и истории планет. Из-за этого обнаружение чистого неба на планете размером с Нептун – хороший знак, свидетельствующий о том, что небольшие планеты могут иметь хорошо проницаемые атмосферы.

HAT-P-11b – горячий мир, вращающийся вокруг звезды HAT-P-11 в созвездии Лебедя с периодом обращения всего 5 земных дней. Предполагается, что экзопланета обладает твердым ядром под своей плотной атмосферой. Свет звезды проходдит через атмосферу планеты, и если там есть молекулы воды, то они адсорбируют излучение определенного спектра, что можно заметить на снимках телескопа. Чтобы подтвердить, что источником водяного пара не являются холодные пятна на поверхности звезды, были использованы снимки космических телескопов Кеплер и Спитцер. Выяснилась, что температура этих темных пятен слишком высока, чтобы они могли содержать пары воды.

Исследование показало, что атмосфера HAT-P-11b содержит водяной пар, водород, и другие газы, для определения состава которых в дальнейшем можно прибегнуть к моделированию. Астрономы планируют изучить еще несколько экзонептунов, чтобы установить, существует ли возможность применить тот же метод для анализа состава атмосфер небольших твердых планет.

Ученые отмечают, что магнитные поля играют решающую роль в защите планетных атмосфер. Ярким тому примером является Земля. Она обладает мощным силовым полем, которое, как считается, помогает отводить в сторону даже крупные астероиды и кометы.

Теоретики считают, что аналогичная силовая защита может существовать и на других мирах. Однако до последнего времени проверить эту гипотезу не удавалось. Все изменили данные наблюдений Hubble за экзопланетой HAT-P-11b. По своим размерам она сопоставима с Нептуном. Расположена эта планета в 123 световых годах от Земли. Обнаружить ее удалось транзитным методом, то есть она периодически перекрывает от наблюдений свет своей родительской звезды.

Сообщается, что наблюдения проводились в невидимом человеческому глазу ультрафиолетовом спектре. Благодаря этому удалось обнаружить ионы углерода – заряженные частицы, которые взаимодействуют с магнитными полями. Эти частицы находятся в магнитосфере, окружающей обнаруженный небесный объект. На примере Земли принято считать, что магнитосфера образуется в результате взаимодействия объекта с солнечным ветром, излучаемым его звездой.

Мощное магнитное поле на такой планете, как Земля, может защитить ее атмосферу и поверхность от прямой бомбардировки энергичными частицами, составляющими солнечный ветер. Эти процессы сильно влияют на эволюцию жизни на такой планете, как Земля, потому что магнитное поле защищает организмы от этих энергичных частиц.

В связи с этим открытие магнитосферы на планете HAT-P-11b создает определенную интригу. Сам факт существования такого поля указывает на то, что на планете потенциально может существовать жизнь. С другой стороны, отсутствие признаков жизни докажет, что магнитное поле далеко не всегда является одним из основных условий обитаемости.

По словам ученых, еще одним важным открытием стало наблюдение за ионами углерода не только в самой магнитосфере, но в длинных "хвостах", которые устремляются в открытый космос прочь от планеты со средней скоростью 160 тысяч км/ч. По подсчетам астрономов, длина одного такого хвоста составляет как минимум одну астрономическую единицу, то есть она равна расстоянию между Землей и Солнцем. Установить это удалось при помощи трехмерного компьютерного моделирования.

Магнитное поле Земли взаимодействует с ниспадающим на него солнечным ветром, который состоит из заряженных частиц, движущихся со скоростью более одного миллиона километров в час. Такое же взаимодействие существует между магнитным полем HAT-P-11b и непосредственно окружающей его космической средой с солнечным ветром от родительской звезды.

При этом, как отмечают эксперты, физика в магнитосфере Земли и HAT-P-11b одинакова. Разница заключается лишь в том, что открытая экзопланета расположена гораздо ближе к своей звезде, чем наша Земля к Солнцу. Вероятно, именно эта близость способствует появлению "хвостов" на HAT-P-11b – жаркие звездные лучи буквально заставляют верхние слои атмосферы этой планеты закипать и испаряться, что и приводит к образованию "хвостов" магнитосферы.