На одной внеземной планете зафиксировано сосуществование двух типов фаз сумрака

Новости МирТесен

Учёные зафиксировали наличие различных «зори» и «закаты» на одной экзопланете, что предоставило прямые свидетельства того, что разные части атмосферы одного небесного тела могут кардинально отличаться друг от друга. В качестве объекта исследования была выбрана газовая планета WASP-121 b, классифицируемая как горячий Юпитер, вращающаяся вокруг своей звезды по очень близкой траектории и находящаяся в состоянии синхронного вращения – одна её сторона постоянно освещена звездой, а другая погружена во мрак.

Анализ данных был проведен международной группой исследователей из Института астрономии Общества Макса Планка с применением информации, полученной космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Результаты исследования подтвердили теоретические выводы о том, что переходы между освещенным и темным полушариями подобных планет – так называемые терминаторы – должны значительно различаться по температуре и составу химических веществ.

Планета WASP-121 b является характерной представительницей ультрагорячих Юпитеров, совершающих полный оборот вокруг своей звезды всего за несколько суток. Благодаря синхронному вращению температура на освещенной стороне достигает приблизительно 2770 кельвинов, в то время как темная сторона остается значительно прохладнее – около 1000 кельвинов. Эта температурная разница составляет примерно 1775 градусов Цельсия, что делает этот объект одним из самых контрастных по температуре среди известных экзопланет.

Важным результатом работы стал способ раздельного изучения атмосферы планеты. Специалисты наблюдали прохождение планеты перед звездой и фиксировали изменения в спектре инфракрасного излучения, прошедшего через атмосферу во время поворота на приблизительно 30 градусов при каждом пересечении. Это дало возможность реконструировать структуру атмосферы по географической долготе и впервые провести отдельный анализ свойств утренних и вечерних терминаторов.

Согласно заявлению ведущего автора научной работы Кирилла Гаппа, сотрудника Института астрономии Общества Макса Планка, анализ колебаний интенсивности света от звезды дает возможность по сути провести «обследование» атмосферы экзопланеты в зависимости от ее географической широты. Полученные данные свидетельствуют о том, что разница между дневной и ночной границей планеты более выражена, чем предсказывали существующие теоретические расчеты. В частности, вечерняя область атмосферы поглощает больше энергии, нежели утренняя, что обусловлено сильными восточными воздушными потоками, транспортирующими тепло от освещенного участка к темному.

Исследования также выявили различия в химическом составе различных регионов планеты. В вечерней границе, где температура выше, наблюдается усиление поглощения монооксида углерода, что указывает на активные термохимические реакции. Поведение водяного пара оказалось непредсказуемым: вместо ожидаемого постепенного снижения концентрации при нагревании ученые обнаружили признаки распада молекул воды в верхних слоях атмосферы под воздействием аномально высоких температур.

Утренняя граница, напротив, характеризуется более низкими температурами и «непрозрачной» средой. Специалисты полагают, что здесь формируются облачные образования из силикатных частиц и минералов, которые возникают в результате поступления холодного газа с темной стороны планеты. Эти облака эффективно задерживают инфракрасное излучение, создавая видимость более низкой температуры. После учета этого фактора при создании моделей расхождения между фактическими данными наблюдений и теоретическими вычислениями значительно уменьшились.

Авторы научной работы, включая Тома Эванса-Сома из Университета Ньюкасла, подчеркивают, что разработанная методика может быть применена для изучения других ультрагорячих газовых гигантов. Использование возможностей телескопа «Джеймс Уэбб» открывает возможность проведения систематического анализа атмосфер экзопланет и углубленного понимания процессов, происходящих в экстремальных планетарных условиях.

Работа в журнале Nature Astronomy.