Американським дослідникам вдалося оцінити добові зміни в атмосфері гарячої екзопланети-гіганта WASP-121b. Вона припливно прив'язана до своєї батьківської зорі жовтого карлика, а отже постійно повернена до неї одним боком. Однак завдяки спектроскопічній камері космічного телескопа «Габбл» їм вдалося відстежити зміни у спектрі водяної пари, а відтак скласти температурну мапу по обидва боки планети та навіть визначити її хімічні особливості. Про залізні хмари і вітри на холоднішій стороні WASP-121b вчені повідомили у Nature Astronomy.
Mikal Evans
Що це за планета?
Метою вчених став майже вдвічі більший за Юпітер газовий гігант WASP-121b. Його відносять до категорії гарячих юпітерів через температуру у більш як дві тисячі кельвінів, а навколо своєї зірки, жовтого карлика спектрального класу F6V, планета обертається всього за 30,6 години. Система знаходиться на відстані 850 світлових років від Землі та була знайдена ще 2015 року. Спостереження за нею виявили в атмосфері планети залізо, магній, хром та ванадій. Також WASP-121b заблокована припливними силами зорі, тож завжди повернена до неї одним «денним» боком.
Особливістю планети стало те, що «Габбл» розгледів у неї стратосферу з гарячою водяною парою. І у новому дослідженні американських астрономів, у тому числі з Массачусетського технологічного інституту, вченим вдалося відстежити циркуляцію води в атмосфері планети з її «денного» на «нічний» бік. Підсумком роботи стала глобальна мапа розподілу температури у стратосфері WASP-121b.
Що по той бік гіганта?
Вчені спостерігали за WASP-121b за допомогою інфрачервоного спектрометра «Габбла» з 2018 по 2019 рік, орієнтуючись на лінії водяної пари у спектрі. Зміни у ній і допомогли з'ясувати, що вміст водяної пари знижується з падінням тиску внаслідок термічної дисоціації молекул. Тобто на денному боці планети через високі температури вміст H2O різко падає, але при цьому збільшується кількість вільних електронів, які зв'язуються з атомарним воднем, утворюючи негативно заряджений іон водню H⁻. Однак тим часом на нічному боці внаслідок зниження температури, молекули води рекомбінують та знову потрапляють на денний бік вітрами, які женуть атоми навколо планети зі швидкістю до п'яти кілометрів на секунду. І цикл повторюється знову.
Створена температурна мапа показує: у денній півкулі WASP-121b температури верхніх шарів атмосфери можуть сягати від 2500 до 3500 кельвінів, а у холоднішій нічній спускатися нижче 1500 кельвінів і аж до 1800. Причому завдяки такій низькій температурі магній, залізо і ванадій можуть конденсуватися та навіть утворювати хмари на лінії, що відокремлює освітлену частину WASP-121b від темної, поки не повернуться на денну півкулю, де знову випаруються.
Анімація ілюструє вимірювання, отримані за допомогою «Габбла», де зліва направо крива блиску екзопланети під час повного оберту навколо центральної зірки, температурна мапа поверхні у кельвінах та спектр випромінювання зі змінами лінії водяної пари. Max-Planck-Institut für Astronomie / YouTube
Дослідники розраховують на дослідження WASP-121b наступником «Габбла», телескопом імені Джеймса Вебба, який вже дістався своєї робочої орбіти та навіть надіслав перше фото.