Рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра» впервые наблюдает затмевающую планету в рентгеновском диапа

Впервые с момента, когда почти 20 лет назад были открыты экзопланеты, или планеты, вращающиеся не вокруг нашего Солнца, а вокруг других звезд, в ходе наблюдений в рентгеновском диапазоне была обнаружена экзопланета, проходящая по диску (на фоне) своей родительской звезды.

На этом рисунке изображена HD 189733b, первая экзопланета, обнаруженная в момент прохождения ее на фоне своей родительской звезды в рентгеновском диапазоне.

Удачное расположение на одной линии планеты и ее родительской звезды в планетной системе HD 189733, удаленной от Земли на расстояние 63 световых лет, позволило рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и рентгеновской обсерватории ЕКА (Европейского Космического Агентства) для рентгеновских исследований с помощью многоэлементных зеркал (XMM системы Ньютона) наблюдать резкое снижение интенсивности рентгеновского излучения, когда планета совершала транзит (прохождение) по диску звезды.

«Транзиты тысяч кандидатов в планеты зафиксированы исключительно в оптическом (видимом) диапазоне»,– говорит Катя Поппенхегер (Katja Poppenhaeger) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс, которая возглавила новое исследование, результаты которого будут представлены в выпуске Астрофизического журнала (Astrophysical Journal) от 10 августа. «В конечном счете, способность исследовать экзопланету в рентгеновском диапазоне имеет немаловажное значение, поскольку позволяет получить новую информацию о свойствах экзопланеты».

Группа исследователей использовала космическую рентгеновскую обсерваторию «Чандра» для наблюдения шести транзитов, а также данные наблюдений за этой экзопланетой, полученные обсерваторией XMM Newton.

Планета, известная как HD 189733b, представляет собой «горячий Юпитер», что означает, что ее размеры сопоставимы с размерами Юпитера в нашей Солнечной системе, но орбита планеты находится на очень близком расстоянии от звезды, вокруг которой она обращается. Планета HD 189733b расположена более чем в 30 раз ближе к своей звезде, чем Земля к нашему Солнцу. Период ее обращения вокруг звезды составляет 2.2 суток.

HD 189733b – самый близко расположенный к Земле «горячий Юпитер», что делает ее главной мишенью наблюдения для астрономов, которые хотят больше узнать об этом типе экзопланет и об атмосфере, окружающей ее. Астрономы использовали космический телескоп НАСА «Кеплер» для изучения планеты в видимом (оптическом) диапазоне и космический телескоп НАСА «Хаббл» – для подтверждения, что планета имеет голубой цвет по причине преимущественного рассеяния голубого света силикатными частицами в ее атмосфере.

Исследование, проводимое с помощью рентгеновских обсерваторий «Чандра» и XMM Newton, позволило найти ключи к пониманию загадок, связанных с размерами атмосферы планеты. Космический аппарат регистрировал уменьшение яркости излучения звезды во время транзитов. Снижение яркости в рентгеновском диапазоне было сильнее в три раза, чем соответствующее снижение яркости в оптическом диапазоне.

«Данные наблюдений в рентгеновском диапазоне предполагают наличие расширенных слоев атмосферы планеты, которые прозрачны для видимого света, но не пропускают рентгеновское излучение»,– поясняет соавтор исследования Юрген Шмитт (Jurgen Schmitt) из Гамбургской обсерватории, расположенной в Гамбурге, Германия. «Однако для подтверждения нашей гипотезы требуются дополнительные данные».

Исследователи также изучают влияние, которое могут оказывать друг на друга планета и ее звезда.

Астрономы установили за десятилетний период наблюдений, что ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, исходящее из основной звезды в планетной системе HD 189733, со временем приводит к улетучиванию атмосферы над планетой HD 189733b. По оценкам авторов, планета теряет атмосферу со скоростью 100 – 600 миллионов килограммов массы в секунду. Атмосфера планеты HD 189733b, по-видимому, уменьшается на 25 – 65 % быстрее, чем в случае, если бы атмосфера планеты была меньших размеров.

«Расширенная атмосфера этой планеты делает ее большой мишенью для излучения высокой энергии, испускаемого звездой планеты, под воздействием которого улетучивается больше атмосферы»,– утверждает соавтор Скотт Волк (Scott Wolk), также работающий в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики (CfA).

Основная звезда в планетной системе HD 189733 имеет также тусклого красного компаньона, впервые обнаруженного в рентгеновском диапазоне с помощью космической обсерватории «Чандра». По всей вероятности, звезды сформировались в одно и то же время, но основная звезда выглядит на 3 – 3 1/2 миллиарда лет моложе своей звезды-компаньона, поскольку она вращается быстрее, показывает более высокие уровни магнитной активности и в рентгеновском диапазоне светится почти в 30 раз ярче, чем ее компаньон.

«Эта звезда ведет себя не так, как подобает при ее почтенном возрасте, и наличие большой планеты в качестве компаньона может быть объяснением такого ее поведения»,– утверждает Поппенхаэгер. «Возможно, этот горячий Юпитер» поддерживает скорость вращения звезды и высокую магнитную активность благодаря приливным силам, заставляя ее вести себя, в некотором роде, как значительно более молодые звезды».