Обнаружена экзопланета с металлическими облаками и дождями из драгоценных камней — Ин-Спейс

Раскрыты необычные атмосферные условия и погодные явления на раскаленной гигантской экзопланете.

Используя космический телескоп «Hubble», астрономы провели первое в своем роде подробное исследование атмосферных условий на ночной стороне приливно заблокированного горячего юпитера WASP-121 b. Вкупе с уже имеющимися данными о противоположном полушарии, это позволило им раскрыть необычные погодные явления на раскаленной экзопланете. Результаты наблюдений и выводы ученых представлены в журнале Nature Astronomy.

«В то время как переносимые в атмосфере металлы и минералы испаряются на жаркой дневной стороне, на более прохладной ночной стороне видны металлические облака и дождь из жидких драгоценных камней. Наша работа является большим шагом в расшифровке глобальных циклов вещества и энергии в атмосферах экзопланет», – рассказывают авторы исследования.

2

Обнаружена экзопланета с металлическими облаками и дождями из драгоценных камней - Ин-Спейс

Горячий юпитер WASP-121 b в представлении художника. Credit: Patricia Klein and MPIA

Горячие юпитеры – это похожие на Юпитер гигантские газовые планеты, находящиеся на близких к родительским звездам орбитах. Они подвергаются сильнейшему нагреву до нескольких сотен или даже тысяч градусов по Цельсию. Из почти пяти тысяч известных экзопланет более трехсот относятся к данному классу.

Экзопланета WASP-121 b открыта в 2015 году. Она проживает на расстоянии 855 световых лет от Земли в направлении созвездия Корма. По массе WASP-121 b превосходит Юпитер примерно на одну пятую, а по размеру вдвое. Год и день на ней равны и длятся всего 30 часов. Как и все горячие юпитеры, экзопланета WASP-121 b всегда обращена к своей звезде одной стороной, которое беспрерывно страдает от мощнейшего излучения. При этом другое погружено в вечную тьму.

«Несмотря на открытие тысяч экзопланет, нам удалось изучить атмосферы лишь небольшой их части из-за сложного характера наблюдений. До сих пор большинство этих измерений давало ограниченную информацию, такую ​​как основные сведения о химическом составе или средней температуре в определенных субрегионах атмосферы», – отметил Томас Микал-Эванс, ведущий автор исследования из Института астрономии им. Макса Планка (Германия).

Обнаружена экзопланета с металлическими облаками и дождями из драгоценных камней - Ин-Спейс

Капли железного дождя, выпадающие на «ночной стороне» раскаленной гигантской экзопланеты WASP-76b, в представлении художника. Credit: ESO/M. Kornmesser

На Земле вода постоянно меняет свое физическое состояние. Твердый лед превращается в жидкую воду, которая испаряется, а затем конденсируется в капли, образуя облака. Цикл замыкается, когда вода в итоге выпадает в виде дождя, заполняя реки и океаны. Однако круговорот воды на WASP-121 b выглядит совершенно иначе.

«На дневной стороне экзопланеты верхний слой атмосфера нагревается до температуры около 3 тысяч градусов. При таких условиях многие молекулы воды распадаются на атомарные составляющие. На ночной стороне температура падает примерно вдвое. Эта экстремальная разница между двумя полушариями порождает сильные ветры, которые проносятся по всему горячему юпитеру с запада на восток, увлекая за собой разрушенные молекулы воды. В конце концов, когда они достигают ночной стороны, более низкие температуры позволяют атомам водорода и кислорода рекомбинировать, снова образуя водяной пар, прежде чем их унесет обратно на дневную сторону, и цикл повторится. Стоит отметить, что температура никогда не падает настолько низко, чтобы водяные облака образовывались в на каком-либо этапе цикла, не говоря уже о дожде», – пояснили авторы исследования.

Обнаружена экзопланета с металлическими облаками и дождями из драгоценных камней - Ин-Спейс

Анимация показывает различия в температуре на дневной и ночной сторонах горячего юпитера WASP-121 b. Чем ярче область, тем выше температура. Credit: T. Mikal-Evans (MPIA) / T. Müller (MPIA/HdA)

Вместо воды облака на горячем юпитере WASP-121 b в основном состоят из таких металлов, как железо, магний, хром и ванадий. Предыдущие наблюдения выявили их спектральные сигналы в виде газов на жаркой дневной стороне. Вновь полученные данные показывают, что температура на ночной стороне позволяет этим металлам конденсироваться в облака.

Как ни странно, алюминия и титана не было среди газов, обнаруженных в атмосфере экзопланеты WASP-121 b. Вероятным объяснением этого является то, что эти металлы сконденсировались и попали в более глубокие слои, недоступные для наблюдений.

«Дождь на ночной стороне WASP-121 b не будет похож ни на один из известных в Солнечной системе. Например, алюминий конденсируется с кислородом, образуя корунд. С примесями хрома, железа, титана или ванадия он известен нам как рубин или сапфир. Таким образом, на ночное полушарие WASP-121 b могут выпадать жидкие драгоценные камни», – заключили авторы исследования.

Источник