Ультрагорячий юпитер WASP-121 b, расположенный за пределами Солнечной системы, выделяется своей необычностью. Эта планета находится настолько близко к своей звезде, что ее атмосфера фактически «испаряется»: гелиевые потоки покидают ее, формируя обширный шлейф в космосе. Космической обсерватории «Джеймс Уэбб» впервые удалось зафиксировать непрерывный поток гелия, простирающийся более чем на половину орбиты планеты».
Юпитер WASP-121 b, находящийся на удалении приблизительно 850 световых лет от нашей планеты, совершает оборот вокруг своей звезды всего за 30,5 часов. Одна из его сторон постоянно обращена к звезде, что приводит к нагреванию поверхности до трех тысяч градусов Цельсия. WASP-121 b располагается практически на границе полости Роша (где гравитационное воздействие звезды превосходит притяжение планеты), то она может вскоре распасться под воздействием приливных сил желто-белого карлика WASP-121.
Такие суровые условия приводят к значительному нагреву атмосферы планеты: высокие температуры на освещенной стороне приводят к плавлению даже самых жаропрочных металлов. Исследователи полагают, существует предположение, что на теневой стороне планеты могут выпадать осадки в виде жидкого железа: металл, испаряющийся на освещенной стороне, конденсируется при охлаждении и переносится воздушными потоками.
В период с 26 по 28 октября 2023 года международная команда астрономов провела наблюдения за этим ультрагорячим Юпитером, используя инфракрасный спектрограф NIRISS, установленный на космическом телескопе «Уэбб». В течение 36,9 часов исследователи собрали данные, включающие 3452 измерения, которые охватили два вторичных затмений и один полный проход планеты перед диском звезды. Полученный объем информации позволил создать первую «фазовую кривую», демонстрирующую утечку гелия на протяжении всего обращения WASP-121 b вокруг звезды.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature Communications, анализ данных показал, что утечка газа распространилась не только вблизи планеты, но и образовала два массивных потока: основной и «хвостовой». Согласно оценкам, основной поток, направленный к звезде, перемещался со скоростью примерно 90 километров в секунду, в то время как звездное излучение оказывало давление на «хвост», который простирался за экзопланетой на расстояние более 0,1 астрономической единицы.
Ученые определили три ключевые фазы утечки гелия: ведущая, транзитная и хвостовая. Первая фаза началась приблизительно за шесть часов до транзита. На протяжении второй фазы зафиксировано максимальное поглощение света, а в третьей – продолжающаяся потеря гелия после завершения транзита WASP-121 b.
Астрономические наблюдения подтвердили, что ультрагорячие Юпитеры теряют свою атмосферу не из-за утечки отдельных частиц, а вследствие мощных ветров. Эти ветры возникают под воздействием приливных сил и излучения звезды. Такой интенсивный отток способен уносить не только гелий, но и более тяжелые элементы, включая натрий, железо и ионы металлов, что в перспективе может изменить состав и эволюцию этих планет.
Для воссоздания структуры потока ни одна из существующих моделей пока не способна, поэтому для уточнения расчетов и подтверждения данных наблюдений необходимы дополнительные исследования. В статье авторы подчеркивают, что WASP-121 b стала первой экзопланетой, для которой удалось зарегистрировать столь масштабную утечку гелия, охватывающую приблизительно 54% орбиты. У других известных экзопланет, таких как HAT-P-32 b, GJ 3470 b или GJ 436 b, гелиевые хвосты простираются не более чем на 20-30% орбитального пути.