Астрономы впервые напрямую подтвердили связь между химическим составом звезды и планеты, которая вокруг неё обращается. Исследование сверхгорячего юпитера WASP-189b, расположенного почти в 320 световых годах от Земли в созвездии Весов, показало: соотношение магния и кремния в его атмосфере почти такое же, как у родительской звезды. Результаты получили с помощью телескопа Gemini South Международной обсерватории Gemini, частично финансируемой Национальным научным фондом США и работающей при NSF NOIRLab.
WASP-189b относится к классу ультрагорячих юпитеров — гигантских планет с настолько высокой температурой, что даже вещества, обычно входящие в состав твёрдых пород, переходят в газообразное состояние. Поэтому в их атмосферах можно обнаружить магний, кремний и железо. Для этого учёные применяют спектроскопию — анализ различных длин волн света, позволяющий определить присутствующие химические элементы.
Международная группа под руководством аспиранта Университета штата Аризона Хорхе Антонио Санчеса наблюдала планету с помощью спектрографа IGRINS — прибора высокого разрешения для инфракрасного диапазона. На момент работы он был установлен на телескопе Gemini South в Чили. Исследователям впервые удалось одновременно измерить содержание магния и кремния в атмосфере планеты за пределами Солнечной системы.
Учёные давно предполагают, что гигантские планеты формируются в газопылевых дисках вокруг молодых звёзд. Поскольку звезда и окружающий её протопланетный диск возникают из одного облака вещества, их доли элементов, образующих горные породы, должны быть близкими. До сих пор это предположение в основном подтверждалось данными о планетах Солнечной системы, а наблюдений такой связи у планеты другой звезды не было.
«WASP-189b даёт нам крайне необходимую наблюдательную опору для понимания формирования планет земного типа, поскольку позволяет измерить величину, подтверждающую предполагаемое сходство состава звезды и доли каменистого вещества вокруг неё, из которого образуются планеты», — сказал Санчес. По словам программного директора NSF в NOIRLab Криса Дэвиса, возможности Gemini помогают изучать разнообразие экзопланет, а подобные результаты стали возможны благодаря современным инструментам обсерватории.
Связь между химией звезды и составом планеты важна не только для изучения их происхождения, но и для поиска потенциально пригодных для жизни миров. По элементам в звезде астрономы могут оценивать, какие количества породообразующих веществ доступны её планетам, а они влияют на внутреннее строение, геологическую активность и химическую среду. Как отмечает соавтор работы, доцент Университета штата Аризона Майкл Лайн, спектрографы наземных телескопов высокого разрешения позволяют исследовать магний и кремний — два ключевых элемента для формирования каменистых планет; прибор IGRINS работал на Gemini South в качестве временного инструмента в 2022–2023 годах, после чего был возвращён в своё учреждение, а его усовершенствованная версия IGRINS-2 стала постоянным инструментом телескопа Gemini North на Гавайях.