|
Вечные рассветы и закаты в далеком мире
|
|
|
|
Исследователи, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба, наконец подтвердили то, что ранее предсказывали модели: атмосфера экзопланеты отличается от атмосферы вечного утра и вечного вечера. WASP-39 b, гигантская планета диаметром в 1,3 раза больше Юпитера, но массой близка к Сатурну, которая вращается вокруг звезды на расстоянии около 700 световых лет от Земли, приливно-отливно привязана к своей родительской звезде. Это означает, что у нее постоянная дневная и постоянная ночная стороны — одна сторона планеты всегда открыта для своего светила, в то время как другая всегда окутана тьмой.
|
|
|
|
Используя спектрограф Уэбба NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона), астрономы подтвердили разницу температур между вечным утром и вечным вечером на WASP-39 b, при этом вечер казался жарче примерно на 300 градусов по Фаренгейту (около 200 градусов по Цельсию). Они также обнаружили свидетельства различного облачного покрова, причем утренняя часть планеты, вероятно, более облачная, чем вечерняя.
|
|
|
|
Концепт WASP-39b, созданный художником
|
|
|
|
Астрономы проанализировали спектр пропускания WASP-39 b длиной от 2 до 5 микрон, используя метод, который изучает терминатор экзопланеты, границу, разделяющую дневную и ночную стороны планеты. Спектр пропускания определяется путем сравнения звездного света, прошедшего через атмосферу планеты, когда она движется перед звездой, с нефильтрованным звездным светом, обнаруживаемым, когда планета находится рядом со звездой. Проводя такое сравнение, исследователи могут получить информацию о температуре, составе и других свойствах атмосферы планеты.
|
|
|
"WASP-39 b стала своего рода эталонной планетой при изучении атмосферы экзопланет с помощью Webb", - сказал Нестор Эспиноза, исследователь экзопланет в Научном институте космического телескопа и ведущий автор исследования. - У нее раздутая атмосфера, поэтому сигнал, исходящий от звездного света, проходящего через атмосферу планеты, довольно сильный".
|
|
|
|
Ранее опубликованные уэббовские спектры атмосферы WASP-39b, которые показали наличие углекислого газа, диоксида серы, водяного пара и натрия, полностью отражают границу между днем и ночью — не было детальной попытки провести различие между одной стороной и другой.
|
|
|
|
Теперь новый анализ строит два разных спектра из области терминатора, по сути, разделяя границу дня и ночи на два полукруга, один из которых относится к вечеру, а другой - к утру. Согласно полученным данным, вечером было значительно жарче - 1450 градусов по Фаренгейту (800 градусов по Цельсию), а утром относительно прохладнее - 1150 градусов по Фаренгейту (600 градусов по Цельсию).
|
|
|
|
Спектры пропускания
|
|
|
|
"Это действительно потрясающе, что мы смогли выявить такую небольшую разницу, и это стало возможным только благодаря чувствительности Webb в ближнем инфракрасном диапазоне и его чрезвычайно стабильным фотометрическим датчикам", - сказал Эспиноза. "Любое малейшее движение прибора или обсерватории при сборе данных серьезно ограничило бы наши возможности для такого обнаружения. Оно должно быть чрезвычайно точным, и Webb является именно таким".
|
|
|
|
Обширное моделирование полученных данных также позволяет исследователям изучить структуру атмосферы WASP-39 b, облачный покров и то, почему вечера более жаркие. В то время как будущая работа команды будет посвящена изучению того, как облачный покров может влиять на температуру, и наоборот, астрономы подтвердили, что циркуляция газа вокруг планеты является основной причиной разницы температур на WASP-39 b.
|
|
|
|
На такой сильно облученной экзопланете, как WASP-39 b, которая вращается относительно близко к своей звезде, исследователи обычно ожидают, что газ будет перемещаться по мере вращения планеты вокруг своей звезды: более горячий газ с дневной стороны должен перемещаться вечером на ночную сторону с помощью мощного экваториального струйного потока. Поскольку разница температур настолько велика, разница в давлении воздуха также будет значительной, что, в свою очередь, приведет к высокой скорости ветра.
|
|
|
|
Кривая блеска прохождения
|
|
|
|
Используя модели общей циркуляции, трехмерные модели, аналогичные тем, которые используются для прогнозирования погодных условий на Земле, исследователи обнаружили, что на WASP-39 b преобладающие ветры, вероятно, движутся с ночной стороны через утренний терминатор, вокруг дневной стороны, через вечерний терминатор и затем вокруг ночной стороны.
|
|
|
|
В результате утренняя сторона терминатора более прохладная, чем вечерняя. Другими словами, утренняя сторона подвергается воздействию воздушных потоков, которые были охлаждены на ночной стороне, в то время как вечерняя сторона подвергается воздействию воздушных потоков, нагретых на дневной стороне. Исследования показывают, что скорость ветра на WASP-39 b может достигать тысяч миль в час.
|
|
|
|
"Этот анализ также особенно интересен, потому что вы получаете трехмерную информацию о планете, которую раньше не получали", - добавил Эспиноза. "Поскольку мы можем сказать, что вечерняя часть планеты более жаркая, это означает, что она немного более облачная. Таким образом, теоретически, на терминаторе, приближающемся к темной стороне планеты, наблюдается небольшая зыбь".
|
|
|
|
Результаты работы команды были опубликованы в Nature.
|
|
|
|
Теперь исследователи попытаются использовать тот же метод анализа для изучения атмосферных различий других горячих юпитеров, связанных с приливами, в рамках программы 3969 General Observers 2 цикла Уэбба.
|
|
|
|
WASP-39 b был одной из первых целей, проанализированных компанией Webb, когда она начала регулярные научные исследования в 2022 году. Данные для этого исследования были собраны в рамках научной программы раннего выпуска 1366, призванной помочь ученым быстро научиться пользоваться приборами телескопа и полностью реализовать его научный потенциал.
|
|
|
|
Источник
|
