JWST прогнозує частково хмарне небо на надгарячому Нептуні LTT 9779 b

За допомогою космічного телескопа Джеймс Вебб (JWST) астрономи дослідили екзотичну атмосферу екзопланети LTT 9779 b, рідкісного "надгарячого Нептуна".

Про це розповідають в Інституті досліджень екзопланет ім. Троттьє (IREx) Монреальського університету, передають OstanniPodii.com.

Результати дослідження, очолюваного Луї-Філіпом Куломбом з IREx, 25 лютого опубліковані в журналі Nature Astronomy.

Унікальна лабораторія інопланетної погоди

Обертаючись навколо своєї зорі менш ніж за добу, LTT 9779 b зазнає пекучих температур, що сягають майже 2 000°C на денній стороні. Планета є припливно заблокованою (подібно до нашого Місяця), тобто одна сторона постійно звернена до своєї зорі, а інша залишається у вічній темряві. Попри такі екстремальні умови, дослідники виявили, що денна сторона планети містить світловідбивальні хмари на її прохолодній західній півкулі, які створюють разючий контраст з більш гарячою східною півкулею. "Ця планета є унікальною лабораторією для вивчення взаємодії хмар і перенесення тепла в атмосферах сильно опромінених світів", - говорить Куломб.

Аналіз команди, проведений за допомогою JWST, виявив асиметрію в відбивній здатності денної сторони планети. Дослідники припустили, що нерівномірний розподіл тепла та хмар зумовлений потужними вітрами, які переносять тепло навколо планети. Ці висновки допомагають вдосконалити моделі, що описують перенесення тепла на планетах і формування хмар в екзопланетних атмосферах, допомагаючи подолати розрив між теорією та спостереженнями.

Картографування атмосфери надгарячого Нептуна

Дослідницька група детально вивчила атмосферу, проаналізувавши як тепло, що випромінюється планетою, так і світло, яке вона відбиває від своєї зорі. Щоб створити більш чіткого уявлення, вони спостерігали за планетою в різних положеннях на її орбіті й проаналізували її властивості на кожній фазі окремо. Дослідники виявили хмари, що складаються з таких матеріалів, як силікатні мінерали, які формуються на дещо прохолоднішій західній півкулі денної сторони планети. Ці світловідбивальні хмари допомагають пояснити, чому ця планета така яскрава у видимому діапазоні довжин хвиль, відбиваючи більшу частину світла зорі.

Поєднавши це відбите світло з тепловими викидами, команда змогла створити детальну модель атмосфери планети. Отримані дані свідчать про тонкий баланс між інтенсивним тепловим випромінюванням зорі та здатністю планети перерозподіляти енергію. Дослідження також виявило водяну пару в атмосфері, що дає важливі підказки про склад планети та процеси, які керують її екстремальним середовищем.

"Детально моделюючи атмосферу LTT 9779 b, ми починаємо відкривати процеси, що зумовлюють інопланетні погодні умови", - пояснює професор Бйорн Беннеке, співавтор дослідження.

Новаторське дослідження з JWST

JWST вкотре продемонстрував свою неймовірну потужність, дозволивши вченим вивчити атмосферу LTT 9779 b з безпрецедентною деталізацією. У цьому дослідженні використовувався канадський інструмент на космічному телескопі, "Візуалізатор ближнього інфрачервоного діапазону та безщілинний спектрограф" (NIRISS), який спостерігав за планетою протягом майже 22 годин. Дані зафіксували повну орбіту планети навколо своєї зорі, включаючи два вторинних затемнення (коли планета проходить позаду своєї зорі) та первинний транзит (коли планета проходить перед своєю зорею).

Для такої екзопланети, як LTT 9779 b, яка припливно заблокована до своєї зорі, кількість і тип спостережуваного нами світла змінюється в міру обертання планети, показуючи нам різні частини її поверхні. Денна сторона відбиває та випромінює більше світла через інтенсивне нагрівання, тоді як прохолодніша нічна сторона випромінює менше світла. Зафіксувавши спектри на різних фазах, дослідники можуть скласти карту змін температури, складу й навіть хмарності по всій поверхні планети.

Значення для науки про екзопланети

LTT 9779 b знаходиться у так званій "пустелі гарячих Нептунів" -- категорії планет, про існування яких відомо дуже мало. У той час як гігантські планети, що обертаються дуже близько до своїх зірок -- часто їх називають "гарячими Юпітерами" -- зазвичай виявляють за допомогою сучасних методів пошуку екзопланет, надгарячі Нептуни, подібні до LTT 9779 b, залишаються надзвичайно рідкісними.

"Виявити планету такого розміру так близько до своєї зорі -- це все одно, що знайти снігову кулю, яка не розтанула у вогні", - каже Куломб. "Це свідчення різноманітності планетних систем і вікно до того, як планети еволюціонують в екстремальних умовах".

Ця рідкісна планетна система продовжує кидати виклик розумінню вченими того, як планети формуються, мігрують і виживають в умовах невблаганних зоряних сил. Відбивні хмари планети й висока металічність можуть пролити світло на те, як еволюціонує атмосфера в екстремальних умовах. LTT 9779 b є чудовою лабораторією для вивчення цих питань, пропонуючи розуміння ширших процесів, які формують архітектуру планетних систем по всій галактиці.

Куломб каже, що такі знахідки дають астрономам нові можливості для розуміння атмосферної динаміки на менших газових гігантах. "Це лише початок того, що JWST відкриє про ці дивовижні світи", - вказав він.

OstanniPodii.com