Этот инопланетный мир настолько экстремален, что имеет буквально облака испарившейся породы

Экзопланета, находящаяся на расстоянии около 1360 световых лет от нас, настолько близка к своей звезде, что ее облака состоят из испарившейся породы.

Названная WASP-178b, она вращается вокруг WASP-178, молодой белой звезды, масса которой вдвое превышает массу Солнца, по безумно короткой орбите, составляющей всего 3,3 дня. При такой близости температура на газообразном мире резко возрастает - настолько, что он классифицируется как "ультрагорячий Юпитер", возможно, самый экстремальный тип экзопланет, который нам известен.

Новое исследование погоды на этом диком мире впервые позволило обнаружить монооксид кремния (SiO) в атмосфере экзопланеты, что дает нам новое представление об этих поистине инопланетных мирах.

"У нас до сих пор нет хорошего понимания погоды в различных планетарных средах", - говорит астрофизик Дэвид Синг из Университета Джона Хопкинса.

"Когда вы смотрите на Землю, все наши прогнозы погоды все еще точно соответствуют тому, что мы можем измерить. Но когда вы отправляетесь на далекую экзопланету, у вас ограниченные возможности для прогнозирования, потому что вы не создали общую теорию о том, как все в атмосфере сочетается и реагирует на экстремальные условия".

Горячие юпитеры, в частности, совершенно очаровательны и созрели для изучения. Как следует из названия, эти миры являются газовыми гигантами, как Юпитер, но они также очень горячие, потому что находятся на очень близких орбитах к своим звездам - некоторые из них обращаются вокруг них менее чем за сутки.

Они представляют собой интересную загадку: они не могли сформироваться на своей нынешней орбите, поскольку гравитация, радиация и интенсивные звездные ветры должны были удержать газ от слияния. Однако на сегодняшний день обнаружено более 300 горячих юпитеров; астрономы считают, что они формируются дальше от своих звезд и мигрируют внутрь.

Масса WASP-178b примерно в 1,4 раза больше массы Юпитера и примерно в 1,9 раза больше его размера. Раздуваясь от тепла своей звезды, экзопланета достигает температуры 2 450 Кельвинов (2 177 градусов Цельсия, или 3 950 градусов по Фаренгейту). Эта температура является оптимальной для обнаружения испарившегося силиката: теоретические исследования показали, что при температуре выше 2 000 Кельвинов можно будет обнаружить монооксид кремния.

Вот как это происходит. Экзопланета проходит между нами и своей звездой-хозяином. При каждом прохождении часть света от звезды поглощается атомами в атмосфере экзопланеты; каждый элемент поглощает или излучает на разной длине волны, что означает, что он может быть идентифицирован как сигнал в спектре света, получаемого от звезды.

Как вы можете себе представить, сигнал абсолютно ничтожен, но, складывая транзиты, астрономы могут усилить спектр, чтобы получить читаемый сигнал. С помощью этого метода в атмосферах горячих Юпитеров были обнаружены испарившиеся металлы, такие как титан, железо и магний.

Группа исследователей под руководством Синга и его коллеги Джоша Лотрингера из Университета Юта-Вэлли использовала космический телескоп "Хаббл" для получения спектра WASP-178b и обнаружила сигнал, не похожий ни на что ранее виденное. Согласно их анализу, это оказались кремний и магний.

"SiO, в частности, ранее, насколько нам известно, не обнаруживался на экзопланетах", - пишут они в своей статье, - "но присутствие SiO на WASP-178b согласуется с теоретическими ожиданиями как доминирующего Si-содержащего вида при высоких температурах".

WASP-178b, как и все известные горячие юпитеры, приливным образом прикреплен к своей звезде. Это означает, что одна сторона постоянно обращена к звезде, в постоянном режиме дня, а другая - в постоянном режиме ночи. Это создает значительную разницу в температуре между двумя полушариями экзопланеты, а вращающаяся атмосфера вращается между ними.

На ночной стороне экзопланеты может быть достаточно прохладно, чтобы пары конденсировались в облака, которые проливаются дождем вглубь атмосферы, а затем сдуваются обратно на дневную сторону, где минералы снова испаряются.

На терминаторе WASP-178b - линии, отделяющей день от ночи, - исследователи не увидели никаких признаков такой конденсации. Однако полученные результаты позволяют предположить, что монооксид кремния может присутствовать на других экзопланетах, для которых подробные наблюдения терминатора более заметны, а именно на WASP-76b. Если дождь из камней присутствует на экзопланете, то это может быть именно то место, где его можно найти.

Результаты работы команды также показывают, что мы все лучше можем заглянуть в загадочные атмосферы далеких миров. Это предвещает, что мы сможем изучить экзопланеты меньших размеров и более удаленные от своих звезд.

"Если мы не можем понять, что происходит на сверхгорячих Юпитерах, где у нас есть надежные данные наблюдений, то у нас не будет шансов понять, что происходит в более слабых спектрах при наблюдении за земными экзопланетами", - сказал Лотрингер.

"Это проверка наших методов, которая позволяет нам построить общее понимание физических свойств, таких как формирование облаков и структура атмосферы".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.