Астрономы впервые обнаружили неизвестный механизм охлаждения на раскалённой планете WASP-121 b

Астрономы впервые детально изучили атмосферу экзопланеты WASP-121 b (экзопланета — планета, находящаяся за пределами Солнечной системы) на границе между её дневной и ночной сторонами и обнаружили признаки ранее неизвестного механизма охлаждения. Наблюдения, проведённые с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», показали, что разные участки атмосферы этой раскалённой планеты заметно отличаются по температуре и химическому составу. Самое удивительное открытие: утренняя переходная зона, несмотря на экстремальные условия, оказалась значительно холоднее, чем предсказывали модели. Это указывает на то, что на планете работает некий механизм охлаждения, который учёные никогда прежде не наблюдали.

WASP-121 b относится к классу так называемых горячих юпитеров — газовых гигантов, обращающихся очень близко к своим звёздам. Расстояние от планеты до звезды настолько мало, что один оборот занимает всего около тридцати часов. Из-за гравитационного захвата одна сторона планеты постоянно обращена к светилу. Эта дневная сторона разогревается примерно до двух тысяч пятисот градусов Цельсия — температура, при которой плавится большинство известных металлов. Ночная же сторона, которая никогда не видит звезды, значительно холоднее.

Вечер и утро: две разные атмосферы

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» исследователи изучили переходные зоны между днём и ночью — терминаторы, линии, разделяющие свет и тьму. Анализ показал, что вечерняя граница атмосферы поглощает больше инфракрасного излучения, чем утренняя. Это само по себе неожиданность, но по-настоящему странным оказалось другое.

По мнению авторов работы, различия связаны с мощными ветрами, которые переносят раскалённый газ с освещённой стороны на тёмную. Эти ветры на горячих юпитерах могут достигать скорости нескольких километров в секунду. Дополнительный нагрев при переносе газа приводит к заметным различиям в химическом составе атмосферы. Так, на вечерней стороне зафиксировано больше оксида углерода и меньше водяного пара.

Утренняя аномалия: охлаждение там, где его быть не должно

Особый интерес вызвала утренняя переходная зона. Несмотря на экстремальные условия — близость к раскалённой дневной стороне и отсутствие собственного источника холода — она оказалась заметно холоднее, чем ожидалось. Это прямое указание на существование эффективного механизма охлаждения, который ранее не наблюдался на подобных планетах.

Учёные предложили возможное объяснение. На утренней стороне атмосферы могут существовать облака из силикатных частиц — тех самых минералов, из которых состоит земная кора. Предполагается, что эти частицы способны блокировать часть теплового излучения, поднимающегося из глубин атмосферы, и тем самым снижать температуру верхних слоёв. По сути, силикатные облака работают как гигантский зонтик, отражающий тепло обратно вниз или рассеивающий его в космос.

Что это значит для науки

Открытие нового механизма охлаждения на WASP-121 b важно не только для понимания этой конкретной планеты. Горячие юпитеры — самый изученный класс экзопланет, потому что их проще всего обнаружить и исследовать. Если на одном из них работает неизвестный ранее процесс, он может действовать и на десятках других подобных миров. А значит, астрономам придётся пересмотреть модели формирования и эволюции атмосфер у газовых гигантов в целом.

Кроме того, способность атмосферы эффективно охлаждаться влияет на то, как планета теряет тепло, как циркулируют её ветры и даже на то, насколько она пригодна для существования жизни — хотя на WASP-121 b с её двухтысячеградусной дневной стороной о жизни речи не идёт. Но понимание механизмов охлаждения на экстремальных мирах помогает учёным лучше разбираться в атмосферах более умеренных планет, в том числе тех, что могут быть похожи на Землю.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» продолжает наблюдения. И вполне возможно, что это не последнее открытие, которое заставит учёных удивляться тому, как много они ещё не знают о далёких мирах за пределами Солнечной системы.