Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба, обнаружили ярко выраженный погодный цикл на далекой экзопланете, так называемом «горячем юпитере», показав облачные утра и ясные вечера на мире, находящемся в 689 световых годах от Земли. Это открытие дает одно из самых четких на сегодняшний день представлений об атмосфере планеты-гиганта и может изменить подход ученых к изучению инопланетных миров.
Знакомьтесь: WASP-94A b
Планета, известная как WASP-94A b, является газовым гигантом, вращающимся чрезвычайно близко к своей звезде в созвездии Микроскопа, которое в мае становится видимым низко в южном небе незадолго до восхода солнца, если смотреть из Северного полушария. Планеты типа «горячий юпитер» обращаются вокруг своих звезд даже ближе, чем Меркурий вокруг Солнца, поэтому они гораздо горячее и подвергаются большему излучению, чем большинство экзопланет.
Исследователи обнаружили, что на WASP-94A b минеральные облака формируются ночью на более холодной стороне планеты, прежде чем рассеиваются под воздействием интенсивного дневного жара. Исследование, проведенное под руководством ученых из Университета Джонса Хопкинса и опубликованное в журнале Science, представляет собой одно из первых обнаружений облачного цикла на экзопланете типа «горячий юпитер».
По данным НАСА, WASP-94A b была впервые открыта в 2014 году и имеет массу вдвое меньше массы Юпитера, совершая оборот вокруг своей звезды за 4 дня. Ее звезда является частью двойной системы, где две звезды вращаются друг вокруг друга.
Планета с экстремальной погодой
WASP-94A b находится в приливном захвате, то есть одна сторона планеты постоянно обращена к своей звезде, в то время как другая остается в темноте. Это создает огромные перепады температур на планете: по оценкам ученых, разница составляет примерно 350 градусов по Фаренгейту (177 градусов по Цельсию) между полушариями.
Используя камеру ближнего инфракрасного диапазона и бесщелевой спектрограф на борту космического телескопа Джеймса Уэбба, исследователи проанализировали планету, когда она проходила перед своей звездой. Это позволило им отдельно изучить «утренние» и «вечерние» атмосферные области планеты.
Результаты выявили разительное различие. Утренняя сторона была покрыта плотными облаками из силиката магния, в то время как вечерняя сторона демонстрировала относительно безоблачное небо с сильными сигналами водяного пара.
Для изучения WASP-94A b использовались камера ближнего инфракрасного диапазона и бесщелевой спектрограф (NIRISS) космического телескопа Джеймса Уэбба (художественное изображение/рендеринг).
Облака, которые образуются и исчезают ежедневно
Ученые полагают, что облака образуются на более холодной ночной стороне планеты, прежде чем циркулировать к дневной стороне под воздействием мощных атмосферных ветров. Как только они подвергаются воздействию температур, превышающих 1832 градуса по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию), облакообразующие минералы испаряются. Исследователи сравнили этот процесс с утренним туманом, рассеивающимся на Земле, хотя и в гораздо более экстремальном масштабе.
Облачность десятилетиями мешала попыткам изучать экзопланеты. «Мы уже довольно давно знаем, что облака широко распространены на планетах типа „горячий юпитер", что раздражает, потому что это похоже на попытку разглядеть планету через запотевшее окно», — сказал Дэвид Синг, выдающийся профессор Bloomberg в Университете Джонса Хопкинса и соавтор исследования. «Нам удалось не только прояснить обзор, но и, наконец, точно определить, из чего состоят облака и как они конденсируются и испаряются, перемещаясь по планете».
Пересмотр предыдущих предположений
Более ранние наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Хаббл, показали, что WASP-94A b содержит в сотни раз больше кислорода и углерода, чем Юпитер, что противоречило существующим теориям формирования планет. Однако новые, более четкие данные JWST показали, что планета содержит лишь примерно в пять раз больше кислорода и углерода, чем Юпитер, что привело результаты в большее соответствие с существующими моделями.
Способность различать разные области атмосферы знаменует собой крупный прорыв в науке об экзопланетах. «Когда мы проводили подобные наблюдения с помощью телескопа Хаббл, мы получали усредненное представление о всей планете, причем данные об облаках и атмосфере были сжаты вместе и неразличимы», — сказал ведущий автор Сагник Мукерджи, ныне постдокторант Университета штата Аризона. «Этот подход с использованием JWST позволяет нам локализовать наши наблюдения, что и помогло нам увидеть облачный цикл».
Команда также выявила аналогичные облачные циклы на двух других горячих юпитерах, WASP-39b и WASP-17b, что позволяет предположить, что это явление может быть распространено среди экзопланет-газовых гигантов.
Желаем вам ясного неба и широко открытых глаз.
Эта статья была первоначально опубликована на Forbes.com