Некоторые найденные нами экзопланеты связаны с родительской звездой за счёт приливов и отливов. Такие миры всегда обращены одной стороной к звезде – дневной, а другая – ночная – находится в вечной темноте, как у Луны с Землёй, из-за действия гравитации звезды на планету.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил учёным подтвердить предсказания моделей о наличии отличий в атмосфере экзопланеты между её ночной и дневной сторонами.
Спектроскопическое исследование атмосферы WASP-39 b, гиганта с размером в 1,3 раза больше Юпитера и массой, равной массе Сатурна, вращающегося вокруг звезды на расстоянии около 700 световых лет, выявило доказательства. Ночная сторона планеты примерно на 200° по Цельсию теплее дневной и менее облачна.
От спектров к характеристике атмосферы экзопланеты
Астрономы изучили спектр пропускания WASP-39 b в диапазоне 2 до 5 микрометров с помощью NIRSpec на телескопе «Уэбб». Вниманию было уделено зоне терминатора планеты – границе между дневной и ночной сторонами.
Спектр пропускания формируется путем сравнения света звезды, прошедшего через атмосферу планеты во время ее транзита перед звездой, с нефильтрованным светом звезды в момент, когда планета не обращена к ней. Сравнение позволяет получить данные о температуре, составе и других характеристиках экзоатмосферы.
Всп-39 б обладает разреженным слоем воздуха, который сильно пропускает свет звезды. Благодаря этому учёные рассматривают её как естественную лабораторию для изучения атмосфер планет за пределами Солнечной системы.
Вечер вечный теплее утра вечного.
Полученные при исследовании спектральные данные показывают наличие угарного газа, диоксида серы, водяного пара и натрия вне зависимости от времени суток на планете.
Новый анализ позволяет построить два различных спектра области терминатора, разделяя дневные и ночные части на два полукруга: один символизирует «вечный вечер», а другой – «вечное утро».
Данные «Уэбба», имеющего высокую чувствительность к инфракрасным длинам волн и исключительно стабильные фотометрические датчики, свидетельствуют о том, что вечер значительно теплее (около 800° по Цельсию), а утро относительно прохладнее (600° по Цельсию).
Погода планеты WASP-39 b: больше облаков на светлом полюсе.
Исследователи проанализировали данные моделирования, чтобы изучить структуру атмосферы WASP-39 b, облачный покров и причину более высокой температуры на планете вечером. Результаты подтвердили, что разницу температур в основном обуславливает циркуляция газа вокруг планеты.
На экзопланете WASP-39 b, расположенной близко к звезде, исследователи ожидают движения газа во время вращения планеты. Более горячий газ с дневной стороны должен перемещаться на ночную сторону через «экваториальное струйное течение».
Исследователи, применяя модели общей циркуляции и трехмерные модели, аналогичные тем, что используются для прогнозирования погоды на Земле, обнаружили, что ветры на WASP-39 b, скорее всего, перемещаются с ночной стороны через терминатор в зоне вечного утра, вокруг дневной стороны, через терминатор в зоне вечного вечера и затем вокруг ночной стороны.
Вследствие этого утренняя часть терминатора холоднее, чем вечерняя. На утренней стороне дуют ветры, охлажденные ночью, а с вечерней стороны — нагретые днем. Результаты исследования показывают, что скорость ветра на WASP-39 b может составлять тысячу километров в час.
В будущем учёные применят такой же подход к изучению отличий в атмосферах других планет, подобных этой, находящихся в гравитационном поле спутника-гиганта. Данные будут получены в рамках программы наблюдателей общего пользования 3969 цикла телескопа Уэбба 2.
В журнале Nature доступна аннотация данного исследования. .