Применяя эту технику к моделям, основанным на известных экзопланетах с облаками, команда в принципе продемонстрировала, что спектроскопия с высоким разрешением может использоваться для изучения атмосфер экзопланет, которые ранее было слишком сложно охарактеризовать из-за облаков, которые слишком плотны для прохождения достаточного количества света. через.
Их методика описана в статье для Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества и обеспечивает еще один метод обнаружения присутствия водяного пара в атмосфере экзопланеты, а также других химических веществ, которые могут быть использованы в будущем для оценки потенциальных признаков заражения. жизнь.
Исследование получило финансирование от Совета по науке и технологиям (STFC), входящего в Британское агентство исследований и инноваций (UKRI).
Астрономы используют свет звезды-хозяина планеты, чтобы узнать, из чего состоит ее атмосфера. Когда планета проходит перед звездой, они наблюдают, как звездный свет проходит через верхние слои атмосферы и изменяет свой спектр. Затем они могут проанализировать этот спектр, чтобы посмотреть на длины волн, которые имеют спектральные характеристики для конкретных химических веществ.
Эти химические вещества, такие как водяной пар, метан и аммиак, присутствуют только в следовых количествах на этих богатых водородом и гелием планетах.
Однако плотные облака могут блокировать прохождение этого света через атмосферу, оставляя астрономам безликий спектр. Спектроскопия высокого разрешения – это относительно недавний метод, который используется в наземных обсерваториях для более подробного наблюдения за экзопланетами, и исследователи из Уорика хотели выяснить, можно ли использовать эту технологию для обнаружения следов химикатов, присутствующих в тонком слое атмосферы прямо над ним. эти облака.
В то время как астрономы смогли охарактеризовать атмосферы многих более крупных и горячих экзопланет, которые вращаются вокруг своих звезд, называемых «горячими юпитерами», в настоящее время обнаруживаются более мелкие экзопланеты при более низких температурах (менее 700 ° C). Многие из этих планет размером с Нептун или меньше имеют гораздо более толстые облака.
Они смоделировали два ранее известных «теплых Нептуна» и смоделировали, как свет от их звезды будет обнаружен спектрографом высокого разрешения. GJ3470b – это облачная планета, которую астрономы ранее могли охарактеризовать, в то время как GJ436b было труднее охарактеризовать из-за гораздо более толстого облачного слоя. Оба моделирования продемонстрировали, что с высоким разрешением вы можете легко обнаруживать химические вещества, такие как водяной пар, аммиак и метан, всего за несколько ночей наблюдений с помощью наземного телескопа.
Этот метод работает иначе, чем метод, который недавно использовался для обнаружения фосфина на Венере, но потенциально может быть использован для поиска любого типа молекулы в облаках планеты за пределами нашей солнечной системы, включая фосфин.
Ведущий автор доктор Сиддхарт Ганди с факультета физики Университета Уорика сказал: «Мы изучаем, может ли наземная спектроскопия высокого разрешения помочь нам ограничить высоту в атмосфере, где есть облака, и ограничить химическое содержание, несмотря на это. облака.
«Мы наблюдаем, что на многих из этих планет есть водяной пар, и мы начинаем видеть и другие химические вещества, но облака мешают нам ясно видеть эти молекулы.
Нам нужен способ обнаружения этих видов, и спектроскопия с высоким разрешением – потенциальный способ сделать это, даже если есть облачная атмосфера.
"Химическое содержание может многое рассказать вам о том, как могла образоваться планета, потому что он оставляет свой химический отпечаток на молекулах в атмосфере. Поскольку это газовые гиганты, обнаружение молекул в верхней части атмосферы также открывает окно во внутреннюю структуру, поскольку газы смешиваются с более глубокими слоями."
Большинство наблюдений за экзопланетами проводилось с использованием космических телескопов, таких как Хаббл или Спитцер, и их разрешение слишком низкое, чтобы обнаружить достаточный сигнал над облаками. Преимущество спектроскопии высокого разрешения состоит в том, что она способна исследовать более широкий диапазон высот.
Доктор Ганди добавляет: «Многие из этих более холодных планет слишком облачны, чтобы иметь какие-либо существенные ограничения с помощью космических телескопов текущего поколения.
Предположительно, по мере того, как мы находим все больше и больше планет, будет все больше и больше облачных планет, поэтому становится действительно важно обнаруживать, что на них находится. Наземная спектроскопия высокого разрешения, а также космические телескопы следующего поколения смогут обнаруживать эти следы на облачных планетах, открывая захватывающий потенциал для биосигнатур в будущем."