Космічний телескоп James Webb продовжує відкривати несподівані особливості далеких світів. Цього разу астрономи дослідили атмосферу екзопланети WASP-121 b і виявили, що її ранкова та вечірня сторони суттєво відрізняються одна від одної. Відкриття стало першим настільки детальним підтвердженням того, що умови на межі між днем і ніччю на інших планетах можуть бути надзвичайно різними.
Планета з вічним днем і вічною ніччю
WASP-121 b належить до класу так званих ультрагарячих газових гігантів. Вона розташована дуже близько до своєї зорі, тому перебуває в стані приливного захоплення. Це означає, що одна її півкуля постійно звернена до світила, а інша назавжди залишається в темряві.
Температура на денному боці планети сягає близько 2500 градусів Цельсія, тоді як на нічному вона знижується приблизно до 725 градусів. Такий колосальний контраст створює екстремальні атмосферні процеси, аналогів яких у Сонячній системі немає.
Як вдалося зазирнути в атмосферу
Для дослідження вчені використали метод транзитної спектроскопії. Коли планета проходить перед своєю зорею, частина зоряного світла проходить крізь її атмосферу. Аналізуючи зміни цього світла, астрономи можуть визначити склад атмосфери та її фізичні характеристики.
Завдяки надзвичайно чутливим приладам James Webb дослідники змогли відстежити зміни в атмосфері під час обертання планети навколо власної осі. Це дозволило окремо проаналізувати ділянки атмосфери, які відповідають ранковій та вечірній зонам на межі між світлом і темрявою.
Гарячий вечір і прохолодний ранок
Спостереження показали, що вечірня сторона термінатора — області між днем і ніччю — поглинає більше зоряного випромінювання, ніж ранкова. Науковці пояснюють це потужними атмосферними потоками. Гігантські вітри переносять тепло з розпеченого денного боку до темнішої півкулі. У результаті вечірня частина атмосфери залишається значно теплішою, ніж ранкова.
Через підвищену температуру гази розширюються, атмосфера стає більшою за обсягом і ефективніше поглинає світло зорі.
Вода буквально розпадається
Дослідження також виявило цікаві зміни у хімічному складі атмосфери. На вечірньому боці астрономи зафіксували ознаки зменшення кількості молекул води. Причина полягає в екстремальному нагріванні верхніх шарів атмосфери. Температура там настільки висока, що молекули води просто розпадаються на окремі атоми водню та кисню.
Також телескоп виявив сильніший сигнал від чадного газу (CO), хоча вчені вважають, що це пов’язано насамперед зі зміною температури, а не зі збільшенням концентрації самої речовини.
Можливі хмари з каміння
Під час аналізу даних дослідники зіткнулися з ще однією загадкою. Різниця між ранковою та вечірньою сторонами виявилася більшою, ніж передбачали комп’ютерні моделі. Одним із можливих пояснень можуть бути незвичайні хмари. Але не водяні, як на Землі.
Попередні дослідження припускали, що в атмосфері WASP-121 b можуть формуватися хмари з силікатів та інших мінералів. Такі частинки здатні блокувати інфрачервоне випромінювання з глибших шарів атмосфери, створюючи ефект додаткового охолодження.
Поки що вчені не можуть остаточно підтвердити існування таких хмар, однак нові спостереження роблять цю гіпотезу дедалі більш переконливою.
Новий крок у вивченні екзопланет
Дослідники вважають, що отримані результати відкривають новий напрямок у вивченні атмосфер далеких світів. Тепер астрономи можуть не просто аналізувати планету загалом, а фактично створювати карту змін її атмосфери залежно від довготи.
У майбутньому аналогічний метод планують застосувати до інших ультрагарячих газових гігантів. Це допоможе зрозуміти, наскільки поширені подібні атмосферні особливості та як поводяться екзопланети в екстремальних умовах.
Завдяки James Webb людство отримує дедалі чіткіше уявлення про світи за межами Сонячної системи, а кожне нове відкриття демонструє, наскільки різноманітним і несподіваним може бути Всесвіт.