Планета ε Ind Ab належить до зрілих гігантських екзопланет. За масою вона перевершує Юпітер, тому її називають супер-Юпітером. Нове дослідження на даних космічного телескопа James Webb показало: у її атмосфері помітно більше дейтерію, ніж в атмосфері Юпітера. Робота опублікована як препринт на arXiv, тобто ще без рецензування.

Дейтерій — важкий ізотоп водню. Його ядро містить протон і нейтрон, а у звичайного водню лише протон. Відношення дейтерію до водню (D/H) астрономи давно використовують як слід походження та еволюції Сонячної системи. Тепер цей інструмент застосували до планети біля іншої зорі.

Що саме виміряли

Команда виявила в атмосфері ε Ind Ab дейтерований метан, тобто метан, у якому один атом водню замінений дейтерієм. Значущість детекції — 48σ. Це дуже високий рівень впевненості: сигнал практично не може бути випадковим.

За цим сигналом виміряли відношення D/H. Воно становить (4,4 ± 0,7) × 10⁻⁵. Таке значення близьке до Урана й Нептуна. Але воно приблизно вдвічі вище, ніж у Юпітера, Сатурна та протосонячної туманності (газопилової хмари, з якої утворилася Сонячна система).

Також дослідники оцінили вміст важких елементів: вуглецю, кисню, азоту й сірки. Усі вони збагачені рівномірно, на рівні, подібному до юпітерового.

Звідки стільки дейтерію

Поєднання двох результатів і є головним. Важких елементів у планеті стільки ж, як у Юпітері, а дейтерію вдвічі більше. Щоб це пояснити, автори вважають, що ε Ind Ab мала накопичити тверді тіла з D/H щонайменше 1%. Це як мінімум у 30 разів більше, ніж у типових комет Сонячної системи.

Такі високі значення відомі з інших місць. Їх знаходять у міжзоряній комети 3I/ATLAS і в органічних молекулах в областях зореутворення. На цій підставі автори роблять висновок: планета набирала первісні тверді речовини, які сформувалися в дуже холодному середовищі.

Що тут нового

Раніше D/H в атмосферах планет-гігантів вимірювали в межах Сонячної системи. Юпітер і Сатурн мають значення близько до протосонячного, а Уран і Нептун — вдвічі вищі. Тепер вимірювання вдалося для зрілої гігантської планети біля іншої зорі. Її результат ближчий до крижаних гігантів, ніж до газових.

При цьому за вмістом важких елементів ε Ind Ab схожа на Юпітер. Тому звичного зв'язку між «багато важких елементів» і «багато дейтерію» тут не видно. Дейтерій виявляється окремою підказкою про те, з чого саме складалися тверді тіла, які планета поглинула.

Наскільки впевнені в результаті

Сама детекція дейтерованого метану дуже надійна: 48σ. Саме вимірювання D/H має невизначеність ±0,7 × 10⁻⁵, тобто близько шостої частини значення. Це достатньо, щоб відрізнити планету від Юпітера й Сатурна, але не відрізнити від Урана й Нептуна.

Висновок про твердий матеріал із D/H не менше 1% випливає з порівняння вимірювань із моделями накопичення. Це інтерпретація, а не пряме спостереження. Вона спирається на те, що подібні значення знайдено в 3I/ATLAS і в органічних молекулах в областях зореутворення. Препринт ще має пройти рецензування.

Що далі

Якщо метод працює для ε Ind Ab, його можна застосувати й до інших зрілих гігантів. Тоді D/H стане способом порівнювати, у яких умовах формувалися планети навколо різних зір. Поки що це одна планета. Але вона вказує, що тверді тіла, з яких зростають гіганти, можуть походити з набагато холодніших місць, ніж це видно за кометами Сонячної системи.