В конце февраля 2007 года астрономия сделала шаг в сторону, о которой ещё недавно говорили лишь как о далёкой перспективе. Космический телескоп «Спицер», работающий в инфракрасном диапазоне, впервые позволил провести полноценный спектральный анализ атмосфер экзопланет — миров, вращающихся вокруг других звёзд. И сразу преподнёс сюрприз, заставивший учёных пересмотреть привычные модели.

Три независимые группы исследователей нацелили «Спицер» на две далёкие планеты, относящиеся к классу «горячих Юпитеров». Эти газовые гиганты по размерам сравнимы с нашим Юпитером, но обращаются так близко к своим звёздам, что год на них длится всего несколько земных дней. Одна из целей — HD 209458b в созвездии Пегаса, удалённая от нас на 1455 триллионов километров. Её спектр изучали команды под руководством Джереми Ричардсона из Годдардского центра космических полётов NASA и Марка Суэйна из Лаборатории реактивного движения NASA. Вторая — HD 189733b в созвездии Лисички, до которой 595 триллионов километров; ею занималась группа Карла Гриллмера из Научного центра «Спицера» Калифорнийского политехнического института в Пасадене. Кстати, в 2008 году телескоп «Хаббл» уловил метан в атмосфере этой же планеты, доказав, что органику можно засечь даже в таких экстремальных условиях.

Как заглянуть в атмосферу планеты за триллионы километров

Метод, использованный астрономами, изящен и требует исключительной точности. Когда планета проходит за диском своей звезды относительно земного наблюдателя, общее инфракрасное излучение системы слегка падает. Измеряя этот провал, можно вычесть вклад звезды и выделить спектр самой планеты. Такая техника работает только в инфракрасном диапазоне, и «Спицер» с его охлаждаемыми детекторами подходил для задачи идеально. Ранее телескоп «Хаббл» уже изучал верхние слои атмосферы HD 209458b, но иным способом — фиксируя изменение яркости звезды, когда планета проходила перед ней. Теперь же учёные смогли заглянуть глубже в газовую оболочку.

Неожиданная сухость и облака из кремниевой пыли

Результат, полученный всеми тремя группами независимо друг от друга, оказался ошеломляющим: в спектрах обеих планет не обнаружилось и следа воды. Полное её отсутствие противоречило ожиданиям, ведь водород и кислород — её составные части — в атмосферах горячих юпитеров должны быть в изобилии. Более того, «Хаббл» ранее зарегистрировал у HD 209458b наличие натрия, кислорода, углерода и водорода.

Объяснение, которое предложили астрономы, не менее любопытно: вода, скорее всего, скрыта за плотными облаками. Спектры указывают, что планеты окутаны слоем частичек кремниевой пыли — своеобразной высокотемпературной дымкой, которая экранирует излучение от более глубоких слоёв. Если эта гипотеза верна, то перед нами миры, где в верхних слоях атмосферы парят силикатные облака, а вода остаётся запертой под ними.

Что дальше: планы на «Спицер» и статистика транзитов

Учёные не собирались останавливаться на двух объектах. В ближайших планах значилось использование «Спицера» и техники измерения собственного инфракрасного излучения планет для исследования ещё трёх газовых гигантов за пределами Солнечной системы. На тот момент из более чем двухсот известных экзопланет лишь четырнадцать проходили перед диском своей звезды с точки зрения земного наблюдателя — именно такие транзитные конфигурации делают возможным детальный спектральный анализ. Каждый новый объект сулил либо подтверждение загадки «сухих» горячих юпитеров, либо новые неожиданности.

Тот февральский прорыв 2007 года стал важной вехой: он доказал, что мы можем не просто открывать далёкие планеты, но и всерьёз изучать их состав. А отсутствие воды там, где её ждали, напомнило, что Вселенная редко следует нашим сценариям — и в этом, пожалуй, главная интрига.