Космический телескоп Джеймса Уэбба провел детальный анализ WASP-39b, выявив различные атмосферные условия на «утренней» и «вечерней» сторонах далекой планеты. Это экзопланета, замкнутая приливами, с разными атмосферными условиями утром и вечером. Утром прохладнее, а вечером жарче.

Концепция этого художника показывает, как могла бы выглядеть экзопланета WASP-39b, основываясь на косвенных наблюдениях за транзитом с космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА и других космических и наземных телескопов. Источник: НАСА, ЕКА, ККА, Ральф Кроуфорд (STScI).

Измерение атмосфер экзопланет (планет за пределами нашей солнечной системы) с помощью мощных телескопов доступно уже некоторое время. Однако долгое время считалось, что атмосфера на всей планете одинакова.

Новый анализ, опубликованный 15 июля в журнале Nature, фокусируется на планете с необычной атмосферой, раскрывающей ее уникальные «утреннюю» и «вечернюю» стороны. Исследование было проведено Научным институтом космического телескопа, а часть анализа провел исследователь из Имперского колледжа Лондона.

Гигантская планета, названная WASP-39b, имеет больший радиус, чем Юпитер, но такую ​​же массу, как Сатурн, и вращается вокруг звезды на расстоянии около 700 световых лет от Земли. Он также очень близок к своей звезде, из-за чего максимальная дневная температура поверхности превышает 1000°C (1800°F), а это означает, что для завершения одного «дневного» оборота требуется такое же количество времени, как и для завершения одного орбитального оборота.

Это также означает, что она «приливно заблокирована»: одна и та же сторона планеты всегда обращена к звезде, точно так же, как одна и та же сторона Луны всегда обращена к Земле. Это создает постоянную «дневную» и постоянную «ночную» стороны планеты, но, что особенно важно, между ними также есть «утренняя» и «вечерняя» стороны.

Доктор Джеймс Кирк с факультета физики Имперского колледжа Лондона сказал: «В Солнечной системе нет таких планет, но большинство планет, которые мы наблюдали на орбитах далеких звезд, находятся относительно близко и имеют короткие орбиты, такие как WASP-39b. Теперь мы смогли проверить наши теории об этих планетах и ​​впервые непосредственно измерить сумеречные и сумеречные аспекты экзопланет в широком диапазоне длин волн».

Нестор Эспиноза, исследователь экзопланет из Научного института космического телескопа и первый автор исследования, прокомментировал: «Этот анализ также особенно интересен, потому что вы получаете трехмерную информацию о планете, которая не была доступна раньше. Потому что мы видим, что край теплее ночью, а это означает, что он немного более пушистый. Таким образом, теоретически около конца ночной стороны планеты есть небольшое расширение».

Ученые обнаруживают информацию об атмосферах экзопланет, измеряя свет, который получает планета, когда она проходит перед своей звездой. В этом процессе свет звезды изменяется, проходя через атмосферу планеты. Приборы на борту космического телескопа Джеймса Уэбба могут обнаружить эти изменения с помощью определенных сигнатур, выявляющих различные молекулы в атмосфере.

Однако этот метод предполагает, что атмосфера на всей поверхности Земли примерно одинакова.

На WASP-39b дневная сторона, всегда обращенная к звезде, намного жарче, чем ночная. Считается, что из-за вращения планеты эта огромная разница температур создает сильный ветер на экваторе, который движется в одном направлении. Это формирует «Утренний бриз» и «Вечерний бриз». «Утренний бриз» — это прохладный ночной ветер, дующий на дневную сторону, а «вечерний бриз» — это жаркий дневной ветер, дующий на ночную сторону. Данные показывают, что вечерние температуры значительно выше, достигая палящих 800°C (1500°F), в то время как утренние температуры относительно прохладнее и составляют 600°C (1100°F).

Формирование облаков связано с температурой, поэтому команда ожидала, что количество облаков будет разным утром и вечером. Они проверили это, используя несколько методов анализа данных JWST, и обнаружили, что, как и предполагалось, утром облаков было больше, чем вечером.

Доктор Кирк разработал один из методов анализа, который фокусируется исключительно на свете, получаемом планетой, когда он начинается и заканчивается на поверхности звезды. Поскольку в эти моменты диска звезды «касаются» только края планеты, свет звезды фильтруется только через утреннюю или вечернюю стороны атмосферы соответственно. Результаты анализа хорошо согласуются с другими анализами, проведенными другими членами команды, в которую входят исследователи из США и Европы.

Теперь команда надеется расширить свой анализ, включив в него данные других инструментов JWST. Телескоп оснащен приборами, которые анализируют свет в диапазоне длин волн, от видимого до инфракрасного, что позволяет получить более подробную информацию о различиях в атмосфере WASP-39b.

Доктор Кирк сказал: «Теперь, когда мы продемонстрировали осуществимость этого метода на JWST и очень высокую точность JWST, это действительно открывает для нас новый способ понять и измерить атмосферную циркуляцию экзопланет, к которой мы раньше были в значительной степени нечувствительны».

Составлено из /ScitechDaily