Воздушный шарик, который забыли завязать, сдувается на глазах. Примерно так ведёт себя планета GJ 3090b: её водородно-гелиевая оболочка утекает в космос со скоростью, которая удивила астрономов. Планета лишь вдвое больше Земли, но теряет газ так, будто решила побыстрее избавиться от всего лишнего.

Два сентябрьских вечера 2024 года команда наблюдала, как GJ 3090b проходит перед своей звездой. Спектрограф WINERED на шестиметровом телескопе Магеллан II ловил свет звезды, проходящий сквозь атмосферу планеты. В этом свете проступила глубокая тень на длине волны 10833 ангстрема — отпечаток гелия в особом, возбуждённом состоянии. Поглощение достигало двух процентов, что для такой маленькой планеты очень много. Обычно у субнептунов этот сигнал едва заметен, а здесь он был настолько сильным, что его значимость составила 23 сигмы.

Ширина линии рассказала о температуре и скорости газа. Если бы атмосфера уходила медленно, как пар над горячей кастрюлей, линия была бы узкой. Но она растянулась на 25 километров в секунду, а это уже похоже на струю из баллона. Такой характер оттока указывает на фотоиспарение: ультрафиолетовое и рентгеновское излучение звезды нагревает верхние слои атмосферы и буквально выдувает их прочь. Сдвига линии не нашли, а значит, звёздный ветер почти не мешает газу улетать.

Сравнение с данными космического телескопа Джеймса Уэбба добавило интриги. Сигнал WINERED оказался глубже в восемь с половиной раз больше неопределённости. Это не ошибка: отток меняется от ночи к ночи. В первую ночь поглощение было 2,03 процента, во вторую — 1,62. Планета дышит неровно, как шарик, из которого гелий выходит то быстрее, то медленнее.

Моделирование помогло понять, что нижние слои атмосферы скрыты аэрозолями — крошечными частицами, похожими на дымку. Раньше думали, что плоский спектр объясняется обилием тяжёлых элементов, но расчёты показали: металличность вряд ли превышает сто солнечных значений. Аэрозоли прячут то, что находится под ними, как плотный туман скрывает дорогу.

Планета теряет свою газовую шубу в сотни раз быстрее, чем считалось раньше. Через триста миллионов лет от неё останется голое каменное ядро. По космическим меркам это мгновение. GJ 3090b — подросток, который переживает бурную фазу взросления, и астрономам повезло застать этот момент.

Воздушный шарик из первой фразы сдувается не просто так. Его сдувает звезда, и процесс этот виден в деталях благодаря спектрографу высокого разрешения. Когда-нибудь такие наблюдения станут рутиной, и мы сможем составить перепись планет, теряющих атмосферу. А пока GJ 3090b — редкий кадр из фильма о том, как субнептуны превращаются в суперземли.