За допомогою космічного телескопа James Webb астрономи виявили неймовірні контрасти між зонами світанку та сутінок на поверхні надгарячого газового гіганта WASP-121 b. Ці перехідні прикордонні зони, які називаються термінаторами, розділяють півкулі вічного світла та вічної темряви. Тобто, термінатор — це межа між освітленою і затемненою частинами планети. Отримані дані стали першим беззаперечним доказом того, що ранок і вечір на цій екзопланеті кардинально відрізняються за температурою та хімічним складом атмосфери, повністю підтвердивши теоретичні моделі, які існували раніше.
Відкриття, опубліковане в журналі Nature Astronomy, стало можливим завдяки аналізу інфрачервоного випромінювання материнської зорі. Коли WASP-121 b проходить перед своїм світилом, його світло фільтрується крізь атмосферу планети. Дослідники помітили чітку нерівномірну картину поглинання цього світла.
За словами Сіріла Гаппа з Інституту астрономії Товариства Макса Планка (MPIA), безпрецедентна чутливість James Webb дозволила виміряти найменші зміни у поглинанні світла під час руху планети. Спостереження показали, що вечірній термінатор поглинає значно більше світла, ніж ранковий. Це повністю відповідає гіпотезам про потужні східні вітри, які переносять колосальне тепло з розпеченої денної сторони. Через таке екстремальне нагрівання вечірня атмосфера розширюється, створюючи більшу площу для перехоплення зоряного випромінювання.
Хімічні аномалії
Інструмент NIRSpec на борту обсерваторії виявив не лише температурні контрасти, а й цікаві хімічні метаморфози. Наприкінці транзиту вчені зафіксували сильніший сигнал оксиду вуглецю (CO), що пояснюється впливом високих температур.
Проте найцікавішою виявилася ситуація з водою (H2O). Дані свідчать, що в найгарячіших регіонах вечірньої зони кількість молекул води різко зменшується. Науковці пояснюють це просто: температура у верхніх шарах атмосфери там настільки висока, що молекули води буквально розщеплюються на окремі атоми. Це стало ще одним вагомим доказом нагрівання вечірнього термінатора потужними гарячими вітрами.
Світ вічного дня та мінеральних хмар
WASP-121 b — це типовий газовий гігант з близькою орбітою, який через потужні припливні сили зорі давно синхронізував своє обертання (тобто час обертання планети навколо своєї осі співпадає з часом обертання планети навколо зорі). Одна його півкуля завжди освітлена зорею і прогрівається до пекельних 2500 °C (2770 К), а інша назавжди занурена в темряву з температурою близько 725 °C (1000 К).
Під час повного транзиту планета обертається приблизно на 30°. Цього достатньо, щоб астрономи змогли сканувати різні ділянки її атмосфери та з високою точністю розрізнити термінатори світанку та заходу.
Цікаво, що комп’ютерні симуляції перенесення тепла хоч і передбачали різницю температур, але реальний ефект виявився значно сильнішим. Науковці припускають, що ранковий термінатор може додатково охолоджуватися через хмари. Але, на відміну від земних, ці хмари складаються з мінералів (наприклад, силікатів). Вони блокують інфрачервоне випромінювання з глибших і гарячіших шарів, через що ця частина атмосфери холодніша.
Новий інструмент для вивчення Всесвіту
Моделювання формування іншопланетних хмар в умовах, що так стрімко змінюються, залишається надзвичайно складною задачею для сучасної науки. Однак цей новий метод досліджень відкриває небачені раніше можливості. Астрономи вже планують застосувати його до інших надгарячих газових гігантів, щоб зрозуміти, як формуються погодні умови на найекстремальніших світах нашої Галактики, та створити їхні детальні тривимірні структури.
Раніше ми розповідали про те, що в атмосфері гарячого юпітера WASP-121b вирують гігантські шторми.
За матеріалами sciencedaily.com
