На дневной стороне экзопланеты Kelt-9b, где наблюдаются экстремальные температуры, атомы водорода распадаются. Затем, переместившись на ночную сторону, они вновь соединяются и возвращаются обратно.
Экзопланета Kelt-9b была открыта в 2017 году, став самой горячей из известных планет нашей Галактики. Расположенная в 670 световых годах от нас, она в 2,8 раза тяжелее Юпитера и вращается настолько близко к своей звезде, что годовой оборот у Kelt-9b занимает около 1,5 земных суток. Ее температура может достигать 4300 °С.
Планета Kelt-9b удерживается в гравитационном поле своей звезды и вращается вокруг неё синхронно, демонстрируя всегда одну и ту же сторону – аналогично тому, как Луна вращается вокруг Земли, сохраняя постоянное положение видимой стороны. В результате, «дневная» сторона Kelt-9b нагревается значительно сильнее, чем «ночная», что приводит к образованию градиента энергии и вещества между ними.
Астрофизик Меган Мэнсфилд из Чикагского университета и ее соавторы выяснили, что на освещенной стороне Kelt-9b, подверженной воздействию экстремальных температур, молекулы водорода ионизируются, распадаясь на отдельные частицы. Этот поток плазмы перемещается на темную сторону, где происходит их рекомбинация и формирование новых молекул. Этот своеобразный процесс ученые описывают в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.
По имеющимся данным, такие изменения водорода соответствуют принятым моделям, однако ранее их наблюдение не представлялось возможным. Вероятно, чрезвычайно высокая температура Kelt-9b усилила эти процессы и сделала их заметными благодаря космическому телескопу Spitzer. Дневная сторона Kelt-9b достигает температуры 4293 °C, в то время как ночная, находясь в тени, нагревается лишь до 2283 °C.
Наблюдения за изменением температуры планеты при ее движении относительно звезды позволили астрономам установить точную разницу температур. Полученные данные показали, что она меньше теоретических расчетов. Это свидетельствует о переносе горячего вещества с одной стороны планеты на другую. Моделирование атмосферы показало, что перенос энергии может осуществляться посредством цикла распада и последующего образования молекулярного водорода.
Вероятно, аналогичные процессы происходят и на других планетах, подобных горячим Юпитерам. Например, на знаменитой раскаленной WASP-121b может работать аналогичный цикл, включающий не водород, а молекулы воды.