JWST прогнозирует частично облачное небо на сверхгорячем Нептуне LTT 9779 b

С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) астрономы исследовали экзотическую атмосферу экзопланеты LTT 9779 b, редкого "сверхгорячего Нептуна".

Об этом рассказывают в Институте исследований экзопланет им. Троттье (IREx) Монреальского университета, передают OstanniPodii.com.

Результаты исследования, возглавляемого Луи-Филиппом Куломбом из IREx, 25 февраля опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Уникальная лаборатория инопланетной погоды

Вращаясь вокруг своей звезды менее чем за сутки, LTT 9779 b испытывает жгучие температуры, достигающие почти 2 000°C на дневной стороне. Планета приливно заблокирована (подобно нашей Луне), то есть одна сторона постоянно обращена к своей звезде, а другая остается в вечной темноте. Несмотря на такие экстремальные условия, исследователи обнаружили, что дневная сторона планеты содержит светоотражающие облака на ее прохладном западном полушарии, которые создают разительный контраст с более горячим восточным полушарием. "Эта планета является уникальной лабораторией для изучения взаимодействия облаков и переноса тепла в атмосферах сильно облученных миров", - говорит Куломб.

Анализ команды, проведенный с помощью JWST, обнаружил асимметрию в отражательной способности дневной стороны планеты. Исследователи предположили, что неравномерное распределение тепла и облаков обусловлено мощными ветрами, которые переносят тепло вокруг планеты. Эти выводы помогают усовершенствовать модели, описывающие перенос тепла на планетах и формирование облаков в экзопланетных атмосферах, помогая преодолеть разрыв между теорией и наблюдениями.

Картографирование атмосферы сверхгорячего Нептуна

Исследовательская группа детально изучила атмосферу, проанализировав как тепло, излучаемое планетой, так и свет, который она отражает от своей звезды. Чтобы создать более четкое представление, они наблюдали за планетой в разных положениях на ее орбите и проанализировали ее свойства на каждой фазе отдельно. Исследователи обнаружили облака, состоящие из таких материалов, как силикатные минералы, которые формируются на несколько более прохладном западном полушарии дневной стороны планеты. Эти светоотражающие облака помогают объяснить, почему эта планета такая яркая в видимом диапазоне длин волн, отражая большую часть света звезды.

Соединив этот отраженный свет с тепловыми выбросами, команда смогла создать детальную модель атмосферы планеты. Полученные данные свидетельствуют о тонком балансе между интенсивным тепловым излучением звезды и способностью планеты перераспределять энергию. Исследование также выявило водяной пар в атмосфере, что дает важные подсказки о составе планеты и процессах, которые управляют ее экстремальной средой.

"Детально моделируя атмосферу LTT 9779 b, мы начинаем открывать процессы, обусловливающие инопланетные погодные условия", - объясняет профессор Бьорн Беннеке, соавтор исследования.

Новаторское исследование с JWST

JWST в очередной раз продемонстрировал свою невероятную мощность, позволив ученым изучить атмосферу LTT 9779 b с беспрецедентной детализацией. В этом исследовании использовался канадский инструмент на космическом телескопе, "Визуализатор ближнего инфракрасного диапазона и бесщелевой спектрограф" (NIRISS), который наблюдал за планетой в течение почти 22 часов. Данные зафиксировали полную орбиту планеты вокруг своей звезды, включая два вторичных затмения (когда планета проходит позади своей звезды) и первичный транзит (когда планета проходит перед своей звездой).

Для такой экзопланеты, как LTT 9779 b, которая приливно заблокирована к своей звезде, количество и тип наблюдаемого нами света меняется по мере вращения планеты, показывая нам разные части ее поверхности. Дневная сторона отражает и излучает больше света из-за интенсивного нагрева, в то время как более холодная ночная сторона излучает меньше света. Зафиксировав спектры на разных фазах, исследователи могут составить карту изменений температуры, состава и даже облачности по всей поверхности планеты.

Значение для науки об экзопланетах

LTT 9779 b находится в так называемой "пустыне горячих Нептунов" -- категории планет, о существовании которых известно очень мало. В то время как гигантские планеты, вращающиеся очень близко к своим звездам -- часто их называют "горячими Юпитерами" -- обычно обнаруживают с помощью современных методов поиска экзопланет, сверхгорячие Нептуны, подобные LTT 9779 b, остаются чрезвычайно редкими.

"Обнаружить планету такого размера так близко к своей звезде -- это все равно, что найти снежный ком, который не растаял в огне", - говорит Куломб. "Это свидетельство разнообразия планетных систем и окно в то, как планеты эволюционируют в экстремальных условиях".

Эта редкая планетная система продолжает бросать вызов пониманию учеными того, как планеты формируются, мигрируют и выживают в условиях неумолимых звездных сил. Отражающие облака планеты и высокая металличность могут пролить свет на то, как эволюционирует атмосфера в экстремальных условиях. LTT 9779 b является отличной лабораторией для изучения этих вопросов, предлагая понимание более широких процессов, которые формируют архитектуру планетных систем по всей галактике.

Куломб говорит, что такие находки дают астрономам новые возможности для понимания атмосферной динамики на меньших газовых гигантах. "Это лишь начало того, что JWST откроет об этих удивительных мирах", - указал он.

OstanniPodii.com

• космический телескоп Хаббла
• Экзопланеты