Откриха дива, екстремна екзопланета, покрита с облаци - но само през нощта

Н а нощната страна на екзопланетата Астролабос винаги е тъмно и бурно.

(Във видеото може да научите повече за: Телескопът „Джеймс Уеб” засне екзопланета)

Там, в постоянната сянка, обърната встрани от звездата-домакин WASP-43, небето на газовия гигант, известен още като WASP-43b, е обсипано с разбиващи се облаци, но това не е всичко. Екзопланетата е толкова близо до звездата, че температурата ѝ дори през нощта изгаря с топлина, която изпарява скали - което означава, че тези облаци вероятно са съставени от минерали.

„С новите възможности за наблюдение на JWST WASP-43b беше разкрит в безпрецедентни детайли“, казва астрономът Лаура Крейдберг от Института по астрономия „Макс Планк“ (MPIA) в Германия.

„Виждаме сложен, негостоприемен свят с яростни ветрове, огромни температурни промени и разнородни облаци, вероятно съставени от скални капки. WASP-43b е напомняне за огромния диапазон от климатични условия, които са възможни на екзопланети, и за многото начини, по които Земята е специална“, споделя Крейдберг.

Астролабос е открит през 2011 г. и по това време е най-близко орбитиращата екзопланета „горещ Юпитер“, откривана някога - свят с размерите и масата на Юпитер, но с орбитален период от едва 19,2 часа.

Wild, Extreme Exoplanet Blanketed by Clouds of Vaporized Rock – But Only at Night https://t.co/gNpShMMrnM pic.twitter.com/czXtATs3nO

— Paulo Pereira 🇵🇹🇪🇺🇺🇦 (@Pauloaep) May 2, 2024

Тези горещи Юпитери са нещо като загадка: Според нашето разбиране за формирането на планетите те са твърде близо до звездите си, за да се формират в това положение, тъй като радиацията и ветровете от звездата биха унищожили още в зародиш всички опити за това. Това предполага, че те са се образували на по-голямо разстояние и по някакъв начин са се придвижили по спиралата навътре.

Вече сме открили достатъчно горещи Юпитери, за да предположим, че този процес не е рядкост. Техните свойства ги правят отлични лаборатории за изучаване на чужди планетни системи. Много от тях преминават транзитно през своите звезди-домакини - т.е. по време на орбиталния си път те преминават между нас и звездата. А късите им орбити означават, че го правят често.

Това означава, че можем да изследваме атмосферите им. Когато горещ Юпитер премине между нас и звездата, част от светлината на звездата преминава през атмосферата на екзопланетата, където някои дължини на вълните се поглъщат или усилват от атоми и молекули. Учените могат да разгледат спектъра на светлината, за да видят кои дължини на вълните са по-силни или по-слаби, и да определят кои са елементите, които променят светлината.

Промените в това колко ярка е светлината на звездата и как тя се променя в целия електромагнитен спектър, могат също така да разкрият колко светлина се излъчва от екзопланетата, след като се извади отразената от звездата светлина, за да се установи колко топлина отделя екзопланетата.

Сигналите обаче са много, много малки и точно тук кратките орбитални периоди са полезни: сигналите могат да бъдат увеличени чрез натрупване на данни от няколко преминавания или целият орбитален период може да бъде наблюдаван с един замах.

Този тип анализ е извършван и преди за Astrolábos, като са използвани данни от Hubble; тогава астрономите са открили доказателства за наличие на водна пара в атмосферата на екзопланетата. Сега по-мощният космически телескоп „Джеймс Уеб“ направи опит и ние знаем много повече за това, какво прави атмосферата на Astrolábos.

Nightside clouds reveal new insights on giant exoplanet Wasp-43b https://t.co/HoNX2LyymE #neuco pic.twitter.com/4iC2NI8hbI

— Laurie Scott 🛰🚀🌍📡 (@Laurieneuco) May 2, 2024

С помощта на наблюденията на JWST в средния инфрачервен диапазон учените успяха да определят температурата на екзопланетата. Тъй като се намира толкова близо до звездата си, Астролабос е така наречената „тидално заключена“: едната ѝ страна е постоянно обърната към звездата и гори на дневна светлина, а другата е в постоянна нощ. Между двете полукълба има стръмен температурен градиент. Дневната страна гори при 1250 градуса по Целзий (2282 градуса по Фаренхайт), докато нощната страна е с по-малко от половината от тази температура - 600 градуса по Целзий (1112 градуса по Фаренхайт).

Това е много по-стръмен градиент, отколкото бихме очаквали за ясна, безоблачна атмосфера. Компютърното моделиране го потвърди: относително по-хладната нощна страна на Астролабос вероятно има облаци високо в атмосферата си, които блокират голяма част от инфрачервеното излъчване, идващо отдолу. Дневната страна, напротив, е без облаци - твърде гореща, за да се образуват облаци.

Данните от JWST също така дадоха повече информация за състава на атмосферата на екзопланетата. Те потвърдиха наличието на вода, но и търсенето на метан не доведе до нищо, което беше изненада. Очаква се метанът да се образува на нощната страна на горещите юпитери от реакции, включващи въглероден оксид и водород.

Липсата на метан на Астролабос вероятно е свързана с температурния градиент, който би предизвикал мощни ветрове със скорост до 9000 километра в час. Това би издухало всичко необходимо за създаването на метан покрай нощната страна толкова бързо, че молекулата буквално не би имала време да се образува.

„Ако ветровете пренасят газ от дневната към нощната страна и обратно достатъчно бързо. Няма да има достатъчно време за очакваните химични реакции, за да се образуват откриваеми количества метан на нощната страна“, обяснява астрономът Джоана Барстоу от Отворения университет в Обединеното кралство

Това предполага, че атмосферата на Астролабос е химически съвместима навсякъде - извод, който не можеше да бъде направен от предишни измервания. Но изненадите, които изследователите откриват в тази атмосфера, показват също така, че трябва да сме внимателни, когато правим предположения за това какво може да правят екзопланетите.

Според тях бъдещите изследвания трябва да се опитат да проучат по-широките ефекти от асиметричното нагряване в екстремни, чужди светове.

Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase