Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба, составили карту асимметричной, яйцевидной атмосферы далекой экзопланеты WASP-17b. Результаты показывают, как экстремальный жар и сверхзвуковые ветры раздувают вечернюю сторону этого горячего Юпитера гораздо сильнее, чем его более прохладную утреннюю сторону, предлагая новый взгляд на погоду за пределами нашей солнечной системы.
Открытая впервые в 2009 году, WASP-17b почти в два раза шире Юпитера, оставаясь при этом гораздо менее массивной, что делает ее экстремальным объектом для атмосферных исследований.
Метод «трансмиссионных струн» выявил асимметрию
Чтобы более детально изучить внешние слои планеты, исследователи использовали данные наблюдений космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба и новый аналитический подход под названием «трансмиссионные струны». Разработанный астрофизиками Бристольского университета доктором Дэвидом Грантом и доктором Ханной Уэйкфорд, этот метод моделирует силуэт планеты в виде регулируемой петли, а не статического круга.
Исследовательская группа сосредоточилась на стадиях входа и выхода — в общей сложности примерно 31 минуте, когда планета пересекает лишь край своей родительской звезды. Свет, фильтрующийся через небольшие сегменты атмосферы в эти интервалы, обеспечивает гораздо более высокое пространственное разрешение, чем когда звездный свет проходит через весь лимб в середине транзита.
Вместо того чтобы предполагать, что атмосфера представляет собой круг, наш метод позволяет нам определять различные расстояния от центра до края планеты. Мы можем обойти всю границу.
Обжигающие ветры формируют атмосферу
Полученная карта, опубликованная в Nature Astronomy, показывает атмосферу, которая сильно подвержена влиянию орбиты планеты. WASP-17b находится в приливном захвате, что означает, что одно полушарие постоянно обращено к звезде, а другое остается в темноте. Это постоянное разделение на дневную и ночную стороны порождает мощные струйные течения, которые огибают экватор со сверхзвуковой скоростью.
Эти высокоскоростные ветры уносят разогретый газ с освещенной дневной стороны к ночной, создавая разницу температур по всему периметру планеты. Измерения показывают, что утренний край находится на отметке примерно 858 Кельвинов, в то время как вечерний терминатор достигает 1 522 Кельвинов — разница температур составляет около 650 градусов.
| Область атмосферы | Температура | Коэффициент расширения |
|---|---|---|
| Утренний терминатор | 858 Кельвинов | Базовый ориентир |
| Вечерний терминатор | 1 522 Кельвина | В 1,8 раза шире утренней стороны |
Поскольку горячий газ расширяется естественным образом, сильный жар на вечерней стороне заставляет атмосферу расширяться до 1,8 раза больше размера более прохладного утреннего края. Если смотреть через фильтрованный звездный свет, контур планеты напоминает яйцо, лежащее на боку.
Химический состав остается стабильным по всему небосводу
Несмотря на яростные ветры и однобокое раздувание, химические элементы, составляющие внешние слои газового гиганта, остаются удивительно стабильными. Водяной пар и углекислый газ распределены относительно равномерно по всему периметру.
Эти результаты точно вписываются в теоретические модели горячих Юпитеров, подтверждая более ранние наблюдения, в ходе которых в верхних слоях атмосферы планеты были обнаружены кварцевые облака. Исследование было поддержано финансированием НАСА, Совета по средствам науки и технологий UK Research and Innovation, а также стипендией Klarman Fellowship.
Атмосферные асимметрии можно измерять напрямую по данным космических телескопов. Команда открыла новый путь для изучения погодных условий в мирах далеко за пределами нашей солнечной системы.
По теме
