Международная группа учёных под руководством сотрудников Институт астрономии Общества Макса Планка совершила прорыв в изучении далёких миров, проанализировав спектры, полученные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».
Целью наблюдений стала газовая экзопланета WASP-121 b, классифицируемая как ультрагорячий юпитер.
Этот мир находится настолько близко к своей звезде, что совершает вокруг неё полный оборот всего за несколько дней, а его орбита синхронизирована приливным захватом: одна сторона планеты постоянно обращена к светилу, другая погружена в вечную тьму.
Ключевой прорыв: метод сканирования атмосферы
Разница температур между полушариями WASP-121 b впечатляет: на дневной стороне она достигает примерно 2770 кельвинов, в то время как ночная сторона остаётся значительно холоднее — около 1000 кельвинов, что создаёт один из самых экстремальных температурных контрастов среди известных экзопланет.
Ранее астрономы могли лишь предполагать, как выглядят переходные области между ними. Новое исследование позволило впервые разделить эти зоны. Во время транзита планеты на фоне звезды учёные фиксировали изменения в прохождении инфракрасного излучения через её атмосферу по мере того, как планета поворачивается примерно на 30 градусов за каждое прохождение. Это дало возможность реконструировать структуру атмосферы по долготам и отдельно изучить свойства утреннего и вечернего терминаторов.
Как отметил ведущий автор исследования Кирилл Гапп из Институт астрономии Общества Макса Планка, измерение изменений поглощения звездного света позволяет фактически «сканировать» атмосферу планеты.
Результаты показали, что различия между двумя терминаторами выражены сильнее, чем предсказывали теоретические модели, — прокомментировал Кирилл Гапп.
В частности, вечерняя граница атмосферы поглощает больше излучения, чем утренняя. Это объясняется мощными восточными ветрами, которые переносят тепло с дневной стороны на ночную, создавая на вечернем терминаторе более интенсивный нагрев.
Химический контраст и облачные миры
Наблюдения выявили и значительные химические различия между двумя сумеречными зонами. На вечерней стороне, где температура выше, было зафиксировано усиленное поглощение монооксида углерода, что указывает на активные термохимические процессы. Однако самым неожиданным стало поведение водяного пара. Вместо постепенного уменьшения его содержания при нагреве, исследователи зафиксировали признаки разрушения молекул воды в верхних слоях атмосферы под воздействием экстремальных температур. Утренний терминатор, напротив, демонстрирует более холодные и «замутнённые» условия.
Учёные предполагают, что на утренней границе формируются облака из силикатных и минеральных частиц, возникающие при поступлении холодного газа с ночной стороны. Эти облака эффективно блокируют инфракрасное излучение, создавая иллюзию более низкой температуры. После учёта этого эффекта в моделях расхождения между наблюдениями и теоретическими расчётами существенно сократились. Авторы исследования, включая Тома Эванс-Сома из Университет Ньюкасла, отмечают, что разработанный метод уже может быть применён к другим ультрагорячим газовым гигантам. Использование возможностей «Джеймс Уэбб» открывает перспективу систематического сравнения атмосфер экзопланет. Постоянное усовершенствование инструментов, как подчёркивают эксперты, ведёт к более глубокому пониманию процессов в экстремальных планетарных условиях. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
