RW Space

На ночной стороне экзопланеты Астролабос всегда темно и бурно.

Там, в постоянной тени, обращенной в сторону от родительской звезды WASP-43, виднеется небо газового гиганта, также известного как WASP-. 43b несутся с грохотом облаков, но это еще не все. Экзопланета расположена так близко к звезде, что ее температура даже ночью очень высока и испаряет горные породы, а это означает, что эти облака, вероятно, состоят из минералов.

«Благодаря новой наблюдательной мощности JWST, WASP -43b была представлена ​​в беспрецедентных подробностях», — говорит астроном Лаура Крейдберг из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Германии.

«Мы видим сложный, негостеприимный мир с яростными ветрами и огромными перепадами температуры. , а пятнистые облака, вероятно, состоящие из капель камней, служат напоминанием об огромном диапазоне климатических условий, возможных на экзопланетах, и о многих особенностях Земли».

Астролабос был открыт в 2011 году. , и на тот момент это была самая близкая из когда-либо обнаруженных экзопланет «горячего Юпитера»: мир размером и массой примерно с Юпитер, но с орбитальным периодом всего 19,2 часа.

Эти горячие Юпитеры — это нечто Загадка: согласно нашему пониманию формирования планет, они находятся слишком близко к своим звездам, чтобы образоваться в таком положении, поскольку радиация и ветры звезды пресекли бы любые попытки сделать это в зародыше. Это говорит о том, что они сформировались на большем расстоянии и каким-то образом переместились по спирали внутрь.

Сейчас мы нашли достаточно горячих Юпитеров, чтобы предположить, что этот процесс не должен быть чем-то необычным. Их свойства делают их отличными лабораториями для изучения чужеродных планетных систем. Многие из них проходят транзитом через свои звезды-хозяева, то есть проходят между нами и звездой на своем орбитальном пути. А короткие орбиты означают, что они делают это часто.

Это означает, что мы можем исследовать их атмосферу. Когда между нами и звездой проходит горячий Юпитер, часть света звезды проходит через атмосферу экзопланеты, где некоторые длины волн поглощаются или усиливаются атомами и молекулами. Ученые могут посмотреть на спектр света, чтобы увидеть, какие длины волн сильнее или слабее, и определить, какие элементы изменяют свет.

Изменения яркости света звезды и его изменения в электромагнитном поле. спектр, также может показать, сколько света излучает экзопланета, если вычесть отраженный свет звезды, чтобы определить, сколько тепла выделяет экзопланета.

Однако сигналы очень и очень малы. , и именно здесь пригодятся короткие орбитальные периоды: сигналы можно усилить, суммируя данные нескольких транзитов, или можно наблюдать весь орбитальный период одним махом.

Такой тип анализа ранее проводился для Астролабоса с использованием данных Хаббла; астрономы того времени обнаружили следы водяного пара в атмосфере экзопланеты. Теперь более мощный космический телескоп Джеймса Уэбба начал свою работу, и мы знаем намного больше о том, что заставляет атмосферу Астролабоса работать.

Используя наблюдения JWST в среднем инфракрасном диапазоне, ученые смогли измерить температуру экзопланеты. Поскольку Астролабос находится так близко к своей звезде, мы называем его «приливно-запертым»: одна сторона постоянно обращена к звезде и горит при дневном свете, а другая находится в постоянной ночи. Между двумя полушариями существует резкий температурный градиент. На дневной стороне температура составляет 1250 градусов по Цельсию (2282 по Фаренгейту), а на ночной стороне температура вдвое ниже — 600 градусов по Цельсию (1112 по Фаренгейту).

Это гораздо более крутой градиент, чем можно было бы ожидать для дневной стороны. ясная, безоблачная атмосфера. Компьютерное моделирование подтвердило это: на относительно более прохладной ночной стороне Астролабоса, вероятно, есть облака высоко в атмосфере, блокирующие большую часть инфракрасного излучения, идущего снизу. Дневная сторона, напротив, безоблачна; слишком жарко для образования облаков.

Данные JWST также позволили лучше понять состав атмосферы экзопланеты. Это подтвердило наличие воды; но и поиск метана ничего не дал, что стало неожиданностью. Ожидается, что метан образуется на ночной стороне горячих Юпитеров в результате реакций с участием оксида углерода и водорода.

Недостаток метана на Астролабосе, вероятно, связан с его температурным градиентом, который может вызвать мощные ветры высотой до 9000 километров. (5000 миль) в час. Это приведет к тому, что все необходимое для создания метана пролетит мимо ночной стороны так быстро, что молекула буквально не успеет сформироваться.

«Если ветры будут перемещать газ с дневной стороны на ночную и обратно достаточно быстро, «, — объясняет астроном Джоанна Барстоу из Открытого университета в Великобритании, — «недостаточно времени для ожидаемых химических реакций, чтобы произвести заметные количества метана на ночной стороне».

Это говорит о том, что атмосфера Астролабоса химически единообразен во всех отношениях, а этот вывод нельзя было сделать на основе предыдущих измерений. Но сюрпризы, обнаруженные исследователями в этой атмосфере, также предполагают, что нам нужно быть осторожными в предположениях о том, что могут делать экзопланеты.

Будущие исследования, по их словам, должны попытаться изучить более широкие эффекты асимметричного нагревания. об экстремальных, инопланетных мирах.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.