Команда под руководством Ханны Уилфорд из НАСА и профессора астрофизики Дэвида Синга из Университета Эксетера провела одно из самых подробных на сегодняшний день исследований о «горячем Нептуне» — планете, которая по размеру похожа на наш Нептун, но вращается вокруг своего солнца.

Исследование показало, что экзопланета на расстоянии 430 световых лет от Земли имеет атмосферу, почти полностью состоящую из водорода и гелия с относительно безоблачным небом. Открытие может стать прорывом в поиске ответа на вопрос, как рождаются и развиваются планеты в далеких галактиках.

Для изучения атмосферы планеты под названием HAT-P-26b ученые использовали данные, собранные, когда планета проходила перед своей звездой. Во время транзита часть звездного света фильтровалась через ее атмосферу, которая поглощает световые волны определенной длины. Изучая то, как изменяется спектр звездного света в результате такой фильтрации, исследователи могут работать в обратном направлении, чтобы выяснить химический состав атмосферы.

В этом случае команда объединила данные о четырех отдельных транзитах, полученные космическими телескопами НАСА «Хаббл» и «Спитцер». Анализ предоставил достаточно деталей для определения того, что атмосфера планеты относительно безоблачна и содержит следы воды.

Водная составляющая использовалась для оценки металличности, которая указывает на то, насколько богата HAT-P-26b элементами тяжелее водорода и гелия. Астрономы вычисляют металличность, чтобы узнать, как образовалась планета. Чтобы сравнить планеты по их металличности, ученые используют Солнце в качестве ориентира — аналогично определяют, например, сколько кофеина имеют различные напитки, сравнивая их со стандартной чашкой кофе.

В нашей Солнечной системе металличности Юпитера (в 5 раз больше Солнца) и Сатурна (в 10 раз) наводят на мысль, что эти «газовые гиганты» почти полностью состоят из водорода и гелия. Однако Нептун и Уран богаче тяжелыми элементами с металличностью примерно в 100 раз превышающей солнечную.

Как полагают ученые, это связано с тем, что Нептун и Уран формировались в окрестностях огромного диска пыли, газа и обломков, который вращался вокруг юного Солнца. В результате они были обстреляны множеством ледяных обломков, богатых тяжелыми элементами. Юпитер и Сатурн, напротив, образовались в более теплой части диска и поэтому столкнулись с меньшим количеством обледеневших обломков.

Однако планета HAT-P-26b нарушает эту тенденцию. По оценкам исследовательской группы, ее металличность всего лишь в 4,8 раза больше, чем у Солнца, — что гораздо ближе к значениям Юпитера, чем Нептуна.

«Астрономы только начали исследовать атмосферу этих далеких планет с массой Нептуна, и почти сразу мы нашли пример, который идет вразрез с тенденцией нашей Солнечной системы. Этот неожиданный результат — то, почему я действительно люблю исследовать атмосферы экзопланет», — сказала автор.

Исследование опубликовано 11 мая в журнале Science.