«Уэбб» нашел на экзопланете дожди из рубинов и ветер 18 000 км/ч

Международная команда астрономов под руководством Кирилла Гаппа из Института астрономии Общества Макса Планка (Германия) совершила прорыв в изучении экстремальных миров. С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) ученые впервые детально проанализировали различия между дневной и ночной сторонами экзопланеты WASP-121b. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Планета экстремальной погоды

WASP-121b относится к классу «ультрагорячих Юпитеров» и признана одной из самых негостеприимныхет. Газовый гигант вращается настолько близко к своей звезде, что полный оборот (местный год) занимает всего земных 30,5 часа. Из-за колоссального гравитационного воздействия светила планета деформировалась: вместо привычной сферы она напоминает мяч для регби.

WASP-121b находится в приливном захвате: он всегда обращен к звезде одной стороной, где царит вечный день, а на противоположной стороне — вечная ночь. Температура на дневном полушарии превышает 2500 °C, что достаточно для испарения металлов.

Исследования показали, что из атмосферы под воздействием ультрафиолета улетучиваются магний и железо, а на более холодной ночной стороне идут дожди из жидкого железа, рубинов и сапфиров. Скорость ветров здесь достигает рекордных 18 000 км/ч.

Разделение на утро и вечер

Во время транзита — прохождения планеты на фоне диска звезды — экзопланета немного разворачивается относительно земного наблюдателя. Это позволило «Уэббу» послойно изучить атмосферу на границе дня и ночи (терминаторе).

Анализ спектральных сигналов водяного пара и угарного газа выявил четкую асимметрию:

Вечерний терминатор (зона ухода в тень) оказался значительно горячее. Мощные ветры переносят раскаленные воздушные массы с дневной стороны на ночную. Высокая температура здесь буквально расщепляет молекулы воды в верхних слоях атмосферы. Здесь же в газообразном состоянии находятся оксид кремния (SiO), а также металлы — железо (Fe) и магний (Mg), которые испаряются на дневной стороне и уносятся ветром на восток. Утренний терминатор (зона выхода на свет) существенно холоднее. Остывая, атомы водорода и кислорода снова объединяются, восстанавливая молекулы водяного пара (H2O). Из-за более низких температур оксид кремния (SiO) и другие тугоплавкие соединения переходят из газообразного состояния в твердое и жидкое. Утреннее небо частично или полностью затянуто густыми облаками из силикатных минералов (по сути, мелкодисперсной жидкой и твердой крошкой, родственной земному кварцу. Дожди из рубинов и сапфиров

«Драгоценные» осадки выпадают на ночной стороне экзопланеты. Механизм их образования выглядит следующим образом:

Железные ливни: Пары железа (Fe), попав на ночную сторону, где температура опускается ниже точки кипения этого металла, мгновенно конденсируются. В средних слоях атмосферы формируются металлические облака, которые проливаются каплями жидкого железа. Рубиновый и сапфировый конденсат: В атмосфере «ультрагорячих Юпитеров» вроде WASP-121b также присутствуют испарения алюминия и титана. При охлаждении на ночной стороне они связываются с кислородом, образуя минерал корунд (Al2O3). На Земле корунд с примесями хрома, железа или титана — это рубины и сапфиры. Таким образом, облака на ночной стороне WASP-121b состоят из жидких и кристаллизующихся драгоценных камней.

Новая методика спектрального послойного анализа, опробованная на WASP-121b, открывает перед астрономией новые горизонты. В будущем ученые планируют применить ее для оценки метеорологических условий и картирования атмосфер других далеких газовых гигантов.

Астрономы впервые зафиксировали два «вытекающих» хвоста на экзопланете

Разгадана история адской наполненной металлом атмосферы планеты Тилос

Астрономы создали 3D-карту экзопланеты с уникальным климатом

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX