Астрономы впервые измерили форму атмосферы экзопланеты
Обычно при наблюдениях экзопланет астрономы получают лишь усредненный «отпечаток» их атмосфер. Увидеть, что происходит на отдельных участках, сложнее. Впервые сделать это удалось с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» при наблюдении горячего юпитера WASP-17 b.
Газовый гигант с очень рыхлой атмосферой WASP-17 b расположен примерно в 1300 световых годах от Земли. Его радиус больше радиуса Юпитера в 1,9 раза, а масса — около половины юпитерианской. Равновесная температура этого мира, рассчитанная исходя из количества получаемого от звезды тепла, составляет 1490 градусов Цельсия.
Особенно удобной для наблюдений планету делает большой размер при сравнительно небольшой массе. Ранее в ее атмосфере уже обнаружили воду и углекислый газ, а также облака из частиц диоксида кремния — кварца.
Теперь, чтобы изучить атмосферу подробнее, ученые использовали данные наблюдений «Уэбба» в диапазоне волн от 0,6 до 12 микрометров. Когда планета проходит перед своей звездой и земным телескопом, небольшая часть звездного света проходит через ее атмосферу. Разные молекулы поглощают свет на разных длинах волн, что позволяет определить свойства газовой оболочки.
Обычно при таком анализе планету условно считают круглой и получают один усредненный спектр для всего ее края. На этот раз ученые поступили иначе, применив новый способ картирования атмосферы во время транзита планеты по диску звезды. Вместо того чтобы считать ее край идеально круглым, благодаря этому методу можно измерять его радиус в разных точках и на разных длинах волн. Так исследователи получили спектры отдельных участков атмосферы.
Особенно заметна была разница между утренней и вечерней сторонами WASP-17 b. Температуру атмосферы на западном, утреннем краю оценили примерно в 585 градусов Цельсия, а на восточном, вечернем — в 1250 градусов. Причем переход между холодной и горячей областями происходит постепенно вдоль края планеты.
Температура также напрямую влияет на толщину атмосферы: чем горячее газ, тем сильнее он расширяется. Поэтому на вечерней стороне масштабная высота была больше примерно в 1,8 раза, чем на утренней. Именно это создает измеряемую асимметрию: если смотреть на WASP-17 b во время транзита, ее атмосферный край оказывается не одинаковым со всех сторон.
При этом содержание двух соединений, которые удалось измерить надежнее всего, — воды и углекислого газа — почти не менялось вдоль края планеты. Значит, главную роль в необычной форме атмосферы играют перенос тепла и атмосферная циркуляция. Горячий газ перемещается в основном на восток, из-за чего вечерняя сторона оказывается более теплой и раздутой.
Авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, отметили, что предложенный ими метод позволяет перейти от усредненного описания атмосфер экзопланет к их настоящему трехмерному картированию. Для WASP-17 b уже существуют отдельные измерения дневной и ночной сторон, а теперь к ним добавилась карта атмосферы вдоль края планеты. Вместе эти данные позволяют напрямую проверять модели ветров, переноса тепла и химических процессов на горячих юпитерах.
Telegram 
Дзен 
VK 
