Астрономы наблюдают за планетой, настолько горячей, что на ней идет дождь из железа

В созвездии Рыб, в 640 световых годах от Земли находится горячий Юпитер.

Газовый гигант WASP-76b вращается вокруг своей звезды по головокружительной орбите всего в 1,8 дня, и в эти температуры превышают 2400 градусов по Цельсию — достаточно жарко для испарения железа.

Но когда день превращается в ночь, температура достаточно быстро падает, чтобы пары железа снова конденсировались в палящую жидкость, которая затем стекает вглубь планеты.

«Можно сказать, что вечером на этой планете идут дожди, дожди из железа», — сказал астрофизик Дэвид Эренрейх из Женевского университета в Швейцарии.

Планета WASP-76b, об открытии которой было объявлено еще в 2016 году, представляет собой тип планеты, известный как горячий Юпитер. Она немного меньше, чем масса Юпитера, но более раздута и «пушиста», примерно в 1,8 раза больше Юпитера.

Она располагается в 5 миллионах километрах от своей звезды, которая больше и горячее нашего Солнца — в 1,5 раза больше массы Солнца, в 1,8 раза горячее, с температурой около 6055 градусов (Солнце – 5504 Цельсий).

Таким образом, планета не только подвержена палящему излучению, в тысячи раз превышающему облучение Земли от Солнца, но и приливно привязанной. Это когда одна сторона орбитального тела всегда обращена к объекту, вокруг которого оно вращается — для близкого примера, Луна приливно привязана к Земле.

В случае WASP-76b это означает, что одна сторона находится в вечном дне, а другая — в вечной ночи, со значительной разницей температур между ними. На дневной стороне 2400 градусов по Цельсию, а на ночной около 1500 градусов по Цельсию.

Это не самая горячая экзопланета, когда-либо обнаруженная — эту корону носит KELT-9b, экзопланета настолько горячая, что буквально испаряется, — но она определенно больше в масштабах.

Моделирование предполагает, что на планетах, подобных WASP-76b, экстремальная разница температур между двумя сторонами должна вызывать сильный ветер. Это и вращение планеты должны толкать пары железа вокруг планеты, а атомы на дневной стороне должны рекомбинировать в молекулы на ночной стороне.

Однако доказательства, подтверждающие это ожидание — например, химический градиент — не были получены. Поэтому Эренрайх и его команда решили присмотреться. В частности, они хотели изучить терминаторы — линии между ночью и днем ​​- чтобы увидеть, отображают ли они асимметричную химию. Это также подтвердило бы теорию металлического дождя.

Они использовали высокодисперсную спектроскопию для анализа света по краю планеты в поисках сигнатур в спектре, указывающих на то, что элемент блокирует часть света. И они нашли их. На вечернем терминаторе – границе, где день превращается в ночь — они обнаружили сильную подпись паров железа.

На утреннем терминаторе – границе, где ночь превращается в день — эта подпись отсутствовала. Это довольно веское доказательство в поддержку железных дождей, поскольку жидкое железо является наиболее стабильным высокотемпературным железосодержащим конденсатом.

«Наблюдения показывают, что в атмосфере жаркой дневной стороны WASP-76b содержится много пара железа», — говорит астрофизик Мария Роза Сапатеро Осорио из Центра астробиологии в Испании.

«Часть этого железа впрыскивается в ночную сторону благодаря вращению планеты и атмосферным ветрам. Там железо встречается с гораздо более прохладной средой, конденсируется и выпадает дождь».

Затем, поскольку железо выпало из верхних слоев атмосферы, оно не появляется в виде пара на утреннем терминаторе.

Теперь, когда наблюдения команды дали результат, возможно, можно сделать аналогичные наблюдения других горячих Юпитеров, ища признаки металлического дождя. И, конечно же, все возлагают большие надежды на способность высокотехнологичного космического телескопа Джеймса Вебба вглядываться в атмосферу различных экзопланет. Телескоп должен начать работу в следующем году.

Астрономы уже обнаруживали экзопланеты с облаками корунда — строительного блока рубинов и сапфиров — и другие, у которых есть железные облака. Мы не можем дождаться, чтобы увидеть, какая еще погода существует во Вселенной.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Источники: Фото: ESO/M. Kornmesser