Атмосфера ультрагорячей экзопланеты меняется от рассвета к закату

Астрономы впервые получили прямые доказательства того, что атмосферные условия на утренней и вечерней границах ультрагорячей экзопланеты WASP-121 b существенно отличаются. Открытие, представленное в журнале Nature Astronomy, стало возможным благодаря беспрецедентной чувствительности космического телескопа «James Webb».

Ученые изучали прохождение внесолнечного мира перед своей звездой и анализировали, как звездный свет фильтруется через его атмосферу. Результаты показали, что вечерний терминатор – переходная зона между дневной и ночной сторонами планеты – поглощает больше инфракрасного излучения, чем утренний. По мнению исследователей, это связано с мощными атмосферными ветрами, которые переносят тепло с постоянно освещенной стороны на темную.

Наблюдения подтвердили, что восточные потоки горячего газа разогревают вечернюю часть атмосферы, заставляя ее расширяться. В результате увеличивается эффективный размер планеты и возрастает поглощение света звезды. Дополнительным свидетельством высоких температур стало усиление сигнала угарного газа, хотя ученые считают, что этот эффект вызван не ростом концентрации молекул, а изменением температурного режима.

Одновременно данные показали снижение содержания водяного пара в вечерней области атмосферы. Исследователи объясняют это тем, что экстремально высокие температуры разрушают молекулы воды, расщепляя их на составляющие элементы.

WASP-121 b относится к классу ультрагорячих газовых гигантов. Планета находится настолько близко к своей звезде, что одна ее сторона постоянно обращена к светилу. Средняя температура дневного полушария достигает примерно 2500 градусов по Цельсию, тогда как на ночной стороне она снижается до 725 градусов по Цельсию.

Во время транзита планета успевает повернуться примерно на 30 градусов, что позволяет исследователям отдельно изучать утренний и вечерний терминаторы. Для этого команда отказалась от традиционного усреднения данных и проанализировала изменения спектра во времени.

Сравнение наблюдений с компьютерными моделями показало, что реальные различия между двумя сторонами атмосферы сильнее прогнозируемых. Возможное объяснение – наличие облаков из силикатов и других минералов на утреннем терминаторе. Такие облака способны экранировать инфракрасное излучение и создавать иллюзию более низких температур.

По словам авторов исследования, новая методика открывает путь к детальному изучению атмосфер других ультрагорячих экзопланет и позволит лучше понять процессы циркуляции вещества и энергии в экстремальных условиях за пределами Солнечной системы.