Атмосфера экзопланеты GJ 1214b переполнена водой

Новые наблюдения расположенной в созвездии Змееносца «суперземли» GJ 1214b, удалённой от нас на 40 св. лет, показали, что основным (по массе) компонентом её атмосферы должна быть... вода.
Об открытии GJ 1214b было сообщено в 2009 году: прохождение экзопланеты на фоне карлика GJ 1214 зарегистрировали телескопы массива MEarth. На оборот вокруг звезды у «суперземли» уходит 38 часов; большая полуось её орбиты составляет 0,0143 а. е. (около 2 млн км); радиус GJ 1214b равняется 2,7 земного, а масса — 6,5 земной.

Поскольку при транзите небольшая доля излучения звезды проходит сквозь верхние слои атмосферы экзопланеты, можно получить некоторые сведения о составе газовой оболочки, отмечая зависимость параметров транзита от длины волны. GJ 1214b расположена очень удобно, рядом с Солнечной системой; исследование её атмосферы на «Очень большом телескопе» в интервале длин волн 780–1 000 нм стартовало в 2010-м. Годом позже наблюдения в инфракрасной области спектра выполнил космический телескоп «Спитцер».


Собранные данные не подтвердили информации о том, что GJ 1214b имеет относительно «лёгкую» водородно-гелиевую или водородную атмосферу. Чтобы проверить это и получить более точную оценку средней молекулярной массы атмосферы экзопланеты, авторы рассматриваемой работы наблюдали за «суперземлёй» с помощью камеры WFC3 телескопа «Хаббл». На сей раз астрономов интересовала ближняя инфракрасная область и длины волн от 1,1 до 1,7 мкм.

В итоге было установлено, что вода должна составлять не менее половины от всей массы атмосферы GJ 1214b. Поскольку средняя плотность планеты известна, этот результат можно представить в виде ограничений на модели её внутреннего строения. Скорее всего, в недрах «суперземли» воды тоже много, а сама GJ 1214b сформировалась за снеговой линией, затем переместившись на орбиту меньших размеров.

Интересно, что хорошо согласующиеся друг с другом данные «Хаббла», «Спитцера» и «Очень большого телескопа» противоречат результатам недавних наблюдений на Канадско-Франко-Гавайском телескопе. Здесь транзиты экзопланеты рассматривались на длинах волн в ~1,25 и ~2,15 мкм, и самой подходящей была признана модель богатой водородом атмосферы с малой средней молекулярной массой.