Ультрагорячие Юпитеры – огромные объекты, позволяющие изучать атмосферные процессы в экстремальных условиях. В Солнечной системе таких планет нет, поэтому исследователи обращают внимание на другие звёздные системы. Учёным впервые удалось проанализировать внутренние слои атмосферы и движение ураганных ветров ультрагорячего гиганта.
Ультрагорячий юпитер WASP-121 b, также называемый Тайлосом, находится примерно в 900 световых годах от Земли в созвездии Кормы южного полушария. Он обращается вокруг звезды спектрального класса F с периодом 1,27 земного дня. Орбита проходит близко к пределу Роша, где приливные силы от гравитационного взаимодействия со звездой могут разрушить тело такого размера. Звезда достаточно яркая для наблюдения за спектром экзопланеты, поэтому астрономы следят за гигантом с момента открытия в 2016 году. Недавно с помощью Тайлоса ученые составили Новый вариант развития событий при образовании подобных планет.
В spite of relatively favorable conditions for study, many questions remain about the atmosphere’s dynamics of WASP-121 b. Due to proximity to its star, layers heat up significantly during the day and cool down at night, influencing both chemical-physical processes and air currents. The winds have plenty of space to move — the exoplanet is inflated: it’s only 16% more massive than Jupiter, but 75% larger in size. This results in a giant that is 2.5 times less dense than Saturn, the record holder for this parameter in our system.
Особенности поведения атмосферы этой планеты ставят под сомнение наше представление о том, как функционирует погода не только на Земле, но и на всех небесных телах. объяснила Джулия Виктория Сейдел, исследовательница из Европейской южной обсерватории и руководитель работы, опубликованной сегодня в журнале Nature.
Исследователи сравнивали спектральные линии разных элементов, чтобы различить строение и динамику атмосферы WASP-121 b на разной «глубине». Для глубоких слоёв, где давление относительно высокое, использовали железо, для средних слоёв — натрий, для верхних — натрий и водород.
Благодаря такому подходу астрономы смогли изучить всю толщу атмосферы за один транзит экзопланеты. Учёным впервые удалось получить трехмерную карту атмосферы и выявить воздушные потоки. Для этого использовались данные, собранные спектрографом ESPRESSO, объединяющим информацию с четырех больших телескопов комплекса VLT.
Результаты оказались неожиданными: реактивный поток перемещает вещество по экватору планеты, а другой поток, в более глубоких слоях атмосферы, переносит газ с горячей стороны на холодную. Такого климата не наблюдалось ни на одной планете. Даже самые сильные ураганы Солнечной системы кажутся лёгким ветерком в сравнении.
В течение суток воздух прогревается на 677 ± 286 градусов Цельсия. Скорость реактивного потока увеличивается с 13,7 ± 6,1 километра в секунду к утру до 26,8 ± 7,13 километра в секунду к вечеру (данные не учитывают вращение экзопланеты). поставлен Новый рекорд скорости воздушного потока достигает 7,7 километров в секунду при учете вращения планеты на горячем Юпитере WASP-127b.
Наблюдения за атмосферами экзопланет затрудняет множество помех. Исследования подобного рода дают возможность собрать данные о разных экзопланетах, улучшить существующие модели общей циркуляции и подготовиться к запуску нового поколения телескопов. Строящийся в Чили комплекс ELT с спектрографом ANDES поможет изучать ветры землеподобных экзопланет.