Горячий юпитер-малыш: атмосфера, ветры и намёк на тяжёлую воду экспресс
Планета HIP 67522 b — совсем юная: ей всего 17 миллионов лет, для сравнения, Земле 4,5 миллиарда. Это горячий юпитер — газовый гигант, который крутится очень близко к своей звезде, поэтому его атмосфера разогрета и раздута. Астрономы навели на неё очень большой телескоп VLT в Чили и во время прохождения планеты по диску звезды поймали свет, прошедший сквозь её атмосферу.
В этом свете, как в радуге, остались «отпечатки» молекул. Учёные нашли воду и угарный газ — причём сигнал воды в 20 раз сильнее шума, это очень уверенное обнаружение. По сдвигу линий в спектре они измерили, что атмосфера движется: дует ветер с дневной стороны на ночную со скоростью около 3 км/с. Сама планета вращается медленно, как будто всегда повёрнута к звезде одной стороной — как Луна к Земле.
Дальше начались сюрпризы. По данным этого телескопа масса планеты получилась примерно 30 масс Земли — вдвое больше, чем оценивали по наблюдениям космического телескопа Джеймса Уэбба. Если верить новому числу, планета не такая «пушистая», как думали. А ещё в атмосфере, возможно, есть тяжёлая вода — молекула, где вместо обычного водорода сидит его более тяжёлый собрат дейтерий. Его там будто бы в тысячу раз больше, чем в веществе, из которого формировалась Солнечная система. Пока это лишь намёк, но если подтвердится — впервые найдём дейтерий в атмосфере чужой планеты, и это будет означать, что атмосфера HIP 67522 b стремительно улетучивается в космос, как пар из кипящей кастрюли.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.03498
Young transiting exoplanets provide unique opportunities to probe planetary atmospheres during the critical early phases of evolution. HIP 67522 b, a 17 Myr old hot Jupiter with an extraordinarily low bulk density, represents an ideal target for high-resolution transmission spectroscopy. We aim to characterize the atmospheric composition, thermal structure, and dynamics of HIP 67522 b using ground-based high-resolution near-infrared spectroscopy. We obtained high-resolution spectra with VLT/CRIRES+ in the K2166 band during a transit on 30 January 2025. We applied cross-correlation techniques and Bayesian nested sampling retrievals to constrain molecular abundances, temperature structure, and atmospheric dynamics. We detect H$$_2$$O at 20$$\sigma$$ and CO at 5$$\sigma$$, confirming the extremely extended atmosphere of this low-mass giant. A velocity offset of $$-2.9 \pm 0.2$$ km s$$^{-1}$$ indicates day-to-night winds. The rotation velocity is constrained to <1.8 km s$$^{-1}$$ at 3$$\sigma$$, consistent with tidal locking. Retrieval analysis suggests a planetary mass of 29.8 $$\pm$$ 3 Earth masses and a vertically isothermal atmosphere. This mass is two times larger than the mass estimated from JWST atmospheric observations and inconsistent at 3$$\sigma$$ hence leaving a doubt on the actual planetary density of the planet. Using the mass derived from the CRIRES+ data, we derive a C/O ratio of $$0.83 \pm 0.09$$, about 1.5 times solar, and a subsolar metallicity [C+O/H] $$= -0.8 \pm 0.4$$ which can be increased if the atmosphere is cloudy, a degeneracy our data alone cannot resolve. We report a tentative 2$$\sigma$$ detection of HDO with an extreme enrichment factor of $$\sim$$1000 relative to the protosolar D/H ratio. If confirmed, this would be the first detection of deuterium in an exoplanet atmosphere and would require intense escape rate to be explained.
Тяжёлая вода — та самая, где вместо обычного водорода дейтерий, — на Земле встречается редко: в океанах её лишь одна молекула на несколько тысяч обычных. А на HIP 67522 b её, возможно, в тысячу раз больше нормы.