На KELT-9b отношение углерода к кислороду ниже, чем у звезды

Обычно состав атмосферы планеты восстанавливают по молекулам — например, воде или угарному газу. Но у KELT-9b жара настолько сильная, что на высотах, доступных наблюдениям, эти молекулы распадаются на отдельные атомы. Поэтому учёные пошли другим путём: искали в спектре планеты следы атомарного углерода и кислорода, а затем сравнили их количество в атмосферной модели.

Для этого они разобрали два прохождения планеты перед звездой на данных спектрографа MAROON-X — прибора, который разделяет свет на очень узкие участки по длинам волн. Совпадения между ожидаемыми и наблюдаемыми спектральными линиями позволили обнаружить не только углерод и кислород, но и тяжёлые металлы. Расчёт проводили только на тех участках спектра, где эффекты, нарушающие обычное равновесие атомов, были слабее.

Помимо отношения углерода к кислороду, анализ дал сведения о строении атмосферы. Её температура растёт с высотой — это называют температурной инверсией — и она слегка обогащена металлами по сравнению с простым водородно-гелиевым составом. Соотношение летучих веществ и тугоплавких элементов оказалось совместимым с составом самой звезды и Солнца; это соотношение используют как приблизительную подсказку о доле льда и камня в исходном материале планеты. Раньше такой атомный способ был особенно трудно применить именно потому, что состав атмосферы обычно изучают по молекулам, а на KELT-9b они почти исчезают.