Астрофизики под руководством Сагника Мукерджи из Университета Джонса Хопкинса исследовали горячий Юпитер WASP-94A b, расположенный в 690 световых годах от Земли. Эта планета находится в приливном захвате, то есть всегда повернута к своей звезде одной стороной. Традиционно при прохождении планеты по диску звезды свет фильтруется через всю ее атмосферу, и ученые получают усредненные данные, как будто это однородный шар.
Джеймс Уэбб наблюдает за планетой, где всегда хмурое утро и чистое небо по вечерам
Астрономы с помощью космической обсерватории Джеймс Уэбб впервые детально изучили атмосферные условия на утренней и вечерней сторонах далекого газового гиганта WASP-94A b. Исследование показало, что планета обладает динамичной погодой: ее утро встречает сильной облачностью, тогда как вечер остается абсолютно ясным.
Художественное изображение WASP-94A b — экзопланеты «горячего Юпитера», расположенной на расстоянии около 700 световых лет. Новые наблюдения, проведенные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», показывают, что утром небо заполняют песчаные облака, которые к вечеру рассеиваются. EurekAlert!
Удивительный мир WASP-94. Планета WASP-94A b обращается вокруг одного из светил в уникальной двойной звездной системе WASP-94, где обе звезды похожи на наше Солнце. В этой системе открыты сразу две транзитные планеты — по одной у каждой звезды. Сама исследуемая планета WASP-94A b весит чуть меньше половины Юпитера, но ее диаметр больше юпитерианского на 70%. Из-за такой экстремально низкой плотности атмосфера планеты «раздута» и простирается далеко в космическое пространство. Именно эта особенность вместе с огромной силой экваториальных ветров, способных удерживать тяжелые минеральные облака из железа и силикатов на весу вопреки гравитации, сделала ее идеальной лабораторией для проверки новейших методов экзопланетной метеорологии.
Схема системы WASP-94.
Но команда Мукерджи применила метод спектроскопии с разрешением по краям диска. Благодаря тому, что при транзите утренний край планеты закрывает звезду чуть раньше вечернего, исследователям удалось разделить сигналы и получить два разных химических спектра. Работа опубликована в журнале Science.
На утреннем краю обнаружились плотные высотные облака из минеральных капель, а на вечернем — чистый газ, преимущественно водяной пар. Разница температур между полушариями составила около 450 градусов, что и заставляет работать этот мощный погодный двигатель. На ночной стороне конденсируются облака, экваториальные ветры гонят их на утреннюю сторону, а при переходе на дневную сторону облака полностью испаряются от сильного жара.
Атмосферные явления далеких планет и системная ошибка астрономов
Иллюстрация, изображающая планету, вращающуюся вокруг одной из звезд двойной системы. В системе WASP-94 эта планета проходит перед более яркой звездой, вызывая падение яркости, которое можно зафиксировать с Земли. Еще одна планета вращается вокруг второй звезды, расположенной в левом нижнем углу. Она не проходит перед звездой и не видна напрямую, но ее можно обнаружить по гравитационному воздействию на вторую звезду.
Важнейшим выводом работы стало то, что привычное усреднение данных может серьезно искажать наши представления о космосе. Когда ученые ради эксперимента объединили полученные спектры обратно в единую модель, результаты оказались неожиданными.
Из-за того, что утренние облака размывали сигналы водяного пара, усредненная модель показала металличность и обогащение кислородом в 100 раз выше солнечного. При раздельном анализе краев этот показатель превышал солнечный всего в 3–5 раз. Соавтор работы Сагник Мукерджи отмечает: «Это оказало огромное влияние на наше понимание состава этой планеты». Подобное смещение оценок, вероятно, искажает данные и по многим другим экзопланетам в приливном захвате, включая субнептуны и суперземли. Сейчас ученые ищут теоретические способы устранения этой системной ошибки.