Астрономы засекли на экзопланете сверхзвуковой ветер рекордной скорости

Разглядеть погоду на планете в другой системе не самая простая задача. Чтобы построить модели физических и химических процессов в атмосфере, ученые используют спектрофотометрические данные, изучают, как газовые слои далекого астрономического тела поглощают, отражают и преломляют свет звезды.

Лучше всего для таких наблюдений подходят транзитные планеты, траектория полета которых пролегает между нами и звездой. Предпочтение отдается телам с небольшим орбитальным периодом до двух земных дней, потому что у них сильнее меняется угол обзора во время транзита, позволяя собрать обширный массив данных. Так ранее исследователи изучили погоду на WASP-121b, год на которой длится всего 31 час.

Орбитальный период объекта нового исследования — 4,18 земного дня. Горячий юпитер WASP-127b летает вокруг звезды спектрального класса G, к которому относится и Солнце. Этот газовый гигант в 1,31 раза больше Юпитера по радиусу, но гораздо менее массивный — 0,16 массы Юпитера. Плотность его «раздутой» атмосферы — одна из самых низких за всю историю наблюдений за экзопланетами, что делает его отличной целью для наблюдений.

Наблюдения транзита WASP-127b проводились в марте 2022 года с помощью спектрографа CRIRES+ обсерватории VLT в Чили. Результаты анализа полученных 98 спектров опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Оказалось, на экваторе WASP-127b несется воздушный поток со скоростью, близкой к девяти километрам в секунду, или около 7,7 километра в секунду, если вычесть предполагаемую скорость вращения самой планеты (как мы рассчитываем скорость атмосферных потоков на Земле или Юпитере). Впрочем, в обоих случаях речь идет, насколько сегодня известно, о самом быстром потоке такого рода во Вселенной.

Планета находится в приливном захвате, поэтому одна ее сторона всегда обращена к звезде, а на другой половине — вечная ночь. Всего за 10,4 часа экваториальный ветер проносится по темной стороне, а за 0,87 дня, то есть 20,88 часа, делает полный оборот вокруг планеты. Скорость ветра на экваторе в шесть раз больше, чем двигалась бы спокойная атмосфера при такой скорости вращения планеты. Для сравнения: рекорд скорости ветра на экваторе Сатурна — 0,43 километра в секунду.

Также ученые подтвердили, что в атмосфере планеты есть вода, но главное — впервые удалось засечь там оксид углерода. В ранее опубликованных исследованиях были выдвинуты необычные гипотезы о формировании планеты с целью объяснить недостаток оксида углерода. Выяснилось, что соотношение элементов на экзопланете WASP-127b довольно стандартное.

«Понимание динамики происходящего на таких планетах помогает нам изучать механизм распределения тепла и химические процессы, совершенствуя наши представления о формировании планет и потенциально проливая свет на зарождение нашей Солнечной системы», — объяснил соавтор публикации Дэвид Конт, исследователь атмосфер экзопланет из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана (Германия).

Примечательно, что на сегодня только наземные обсерватории могут вести такие наблюдения. Инструментам космических телескопов не хватает разрешения для выявления скоростей с достаточной точностью. Еще подробнее изучать погоду на экзопланетах позволит инструмент ANDES телескопа ELT. По плану, «первый свет» этот строящийся в Чили телескоп увидит в 2028 году.