Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ультрагорячий юпитер WASP-121b озадачил астрономов вертикальным ветром
Экзопланета WASP-121b — один из самых необычных миров, известных ученым. Он располагается так близко к своей звезде, что получает от нее колоссальное количество излучения, а это, в свою очередь, сильно нагревает его атмосферу. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог астрономам узнать, как именно сформировалась экзопланета и в какой части протопланетного диска она могла возникнуть. Выводы основаны на обнаружении нескольких ключевых молекул в ее атмосфере.
В 2015 году международная команда астрономов, которая работала с данными двух роботизированных обсерваторий SuperWASP-North на Канарских островах и SuperWASP-South в ЮАР, объявила об открытии экзопланеты WASP-121b. Объект вращается вокруг желто-белого карлика WASP-121 в 850 световых лет от Земли.
WASP-121b представляет собой ультрагорячий юпитер — класс газовых гигантов, которые располагаются чрезвычайно близко к своим светилам. Новая экзопланета практически обитает на границе полости Роша, поэтому очень скоро может разрушиться из-за приливных сил родительской звезды.
Экзопланета совершает полный оборот вокруг своего солнца за 30,5 часов. Этот мир — «заложник» своей звезды, он находится у нее в приливном захвате, то есть повернут к светилу всегда одной стороной. На дневной стороне температура достигает трех тысяч градусов Цельсия, а на ночной почти 1,5 тысячи градусов.
Такие экстремальные условия превращают атмосферу WASP-121b в уникальную химическую лабораторию. Высокие температуры на дневной стороне испаряют даже самые тугоплавкие металлы — обычно твердые соединения, устойчивые к сильному нагреву, — что позволяет изучить их состав в газообразном виде.
Ранее у WASP-121b астрономы открыли первую известную стратосферу, содержащую водяной пар. Но чтобы понять историю формирования экзопланеты, а также ее химическую эволюцию и динамику атмосферы, нужно больше данных. Именно такие данные помог получить космический телескоп «Джеймс Уэбб» — один из самых мощных на сегодняшний день инструментов для изучения далеких миров.
Международная команда астрономов под руководством Томаса Эванса-Сомы (Thomas Evans-Soma) из Института астрономии Макса Планка в Германии воспользовалась космической обсерваторией, чтобы тщательно исследовать мир WASP-121b. Ученые не просто подтвердили наличие уже известных химических веществ в атмосфере экзопланеты, а впервые обнаружили там метан (CH4) и монооксид кремния (SiO). Это открытие помогло пролить свет на происхождение WASP-121b и ее бурное прошлое.
В своем исследовании Эванс-Сом и его коллеги использовали инструмент «Джеймса Уэбба» NIRSpec — спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Ученые наблюдали WASP-121b на протяжении всего ее орбитального периода, длившегося 30,5 часа, и во время транзита — прохождения перед диском светила. Такой подход позволил зафиксировать тепловое излучение и с дневной, и с ночной стороны, а также проанализировать свет звезды, прошедший через атмосферу экзопланеты во время транзита.
Анализ данных выявил четкие спектральные сигнатуры четырех ключевых молекул: водяного пара (H2O), монооксида углерода (CO), монооксида кремния (SiO) и метана (CH4). Кроме того, ученым удалось определить относительное содержание углерода, кислорода и кремния в атмосфере.
Именно соотношение углерода к кислороду стало первым важным ключом к прошлому планеты. Оно оказалось заметно выше, чем в атмосфере родительской звезды. Это явное указание на то, что WASP-121b формировалась не там, где находится сейчас.
Ученые пришли к выводу, что экзопланета набрала основную массу своего газа в гораздо более холодном регионе протопланетного диска. Там было достаточно холодно, чтобы вода оставалась в твердом состоянии, но при этом достаточно тепло, чтобы метан мог существовать в газообразной форме.
В нашей Солнечной системе подобные условия существуют между орбитами Юпитера и Урана — в царстве газовых и ледяных гигантов. Это означает, что WASP-121b родилась далеко от своей звезды, в холодных окраинах системы. Но затем что-то заставило ее мигрировать внутрь, к самому светилу, где она сейчас и находится. В результате долгого и драматичного путешествия WASP-121b оказалась в «адской ловушке».
Важную деталь к картине формирования экзопланеты добавило обнаружение монооксида кремния (SiO). Авторы исследования полагают, что кремний попал на экзопланету не с газом, а с твердыми материалами — каменистыми планетезималями, богатыми кварцем (SiO2). WASP-121b захватывала их гравитацией уже на поздних стадиях своего развития, после того как набрала основную массу газа.
Ученые реконструировали сценарий появления WASP-121b. По их мнению, планета начала формироваться с ледяных частиц пыли, слипающихся в гальку размером от сантиметра до метра. Эта галька притягивала окружающий газ и мелкие частицы, что ускоряло ее рост. Двигаясь в газопылевом диске, материал испытывал сопротивление и постепенно «сползал» к звезде. По пути в более теплые внутренние области лед на гальке испарялся. Когда зародыш WASP-121b набрал достаточные размеры, он создал разрыв в диске. Этот разрыв остановил поток гальки из внешних областей.
Разрыв возник в зоне, где испарялась галька, содержащая метан (богатый углеродом), но еще не испарялась галька с водяным льдом (богатая кислородом). Планета продолжала притягивать окружающий газ, обогащенный углеродом от испарившегося метанового льда, но поток кислородосодержащей гальки уже прекратился. Так сформировалось высокое соотношение углерода к кислороду, которое «Джеймс Уэбб» и зафиксировал в атмосфере WASP-121b.
Еще одна важная деталь. При температуре три тысячи градусов на дневной стороне метан нестабилен и быстро разрушается. Он моментально распадается на углерод и водород. Теоретические модели предсказывали, что горячий газ с дневной стороны, содержащий продукты разрушения метана, постоянно перетекает на ночную сторону, где гораздо прохладнее. Причем, этот процесс происходит быстрее, чем метан успевает образовываться заново из тех самых «обломков» на ночной стороне. Поэтому метана там должно быть ничтожно мало. Но «Джеймс Уэбб» показал обратное — там этого газа очень много.
Ученые объяснили этот парадокс только одним способом: на ночной стороне дуют невероятно сильные вертикальные ветры. Они стремительно поднимают метан из глубоких, более холодных и богатых метаном слоев атмосферы, наверх, где его и зафиксировал космический телескоп. Скорость восходящих потоков должна быть настолько высока, что они постоянно пополняют запасы метана, несмотря на процессы, которые должны его разрушать или не давать образовываться в достаточном количестве.
Интересно, что во время транзита, когда космический телескоп NASA анализировал свет звезды, проходящий через зону смешения потоков с дневной и ночной сторон, метан обнаружить не удалось. Это косвенно подтверждает гипотезу о его глубоком залегании на ночной стороне и подъеме только над самой поверхностью «темного полушария».
Открытие команды Эванса-Сомы бросает вызов современным моделям динамики атмосфер экзопланет. Их придется серьезно дорабатывать, чтобы объяснить столь мощное вертикальное перемешивание, обнаруженное на ночной стороне WASP-121b.
Научная работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Telegram 
Дзен 
VK Первый официальный документ, описывающий принцип действий в случае возможного контакта с внеземной цивилизацией, был принят Международной академией астронавтики (IAA) в 1989 году. С тех пор декларацию неоднократно пересматривали, а ее обновленную версию, адаптированную под реалии XXI века, ученые разработали совместно с участниками проекта по поиску инопланетян SETI.
Предки людей и другие гоминиды подвергались воздействию токсичного свинца на протяжении более двух миллионов лет. Постоянная борьба с ядом могла повлиять на эволюцию мозга и дать современному человеку преимущество перед его вымершими родственниками.
С каждым годом все больше владельцев частных домов задумываются о собственной энергетической независимости. Желание сократить растущие счета за электричество, обезопасить себя от перебоев в централизованной сети и снизить личный углеродный след толкает нас на поиски альтернатив ископаемому топливу. Глянцевые брошюры обещают нам будущее, где дом полностью питается от блестящих солнечных панелей на крыше или изящного ветрогенератора на участке. Но так ли прост этот выбор? Какой путь предпочесть? Как объясняет профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов, погоня за одним универсальным решением — это ловушка. Настоящая эффективность и подлинная автономия кроются в грамотном, научном подходе к сочетанию технологий.
В густой оранжевой дымке Титана, где температура опускается до минус 180 градусов Цельсия, происходят невозможные по земным меркам химические реакции: молекула циановодорода (HCN), рожденная в атмосфере из азота, метана и этана, могла сформировать кристаллы, объединяющие вещества противоположной природы.
Первый официальный документ, описывающий принцип действий в случае возможного контакта с внеземной цивилизацией, был принят Международной академией астронавтики (IAA) в 1989 году. С тех пор декларацию неоднократно пересматривали, а ее обновленную версию, адаптированную под реалии XXI века, ученые разработали совместно с участниками проекта по поиску инопланетян SETI.
Число несущих их клеток не просто увеличивается, механизм отбора связан с эволюционным преимуществом половых клеток. Узнать об этом помог улучшенный метод секвенирования ДНК.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
Археологи Института истории материальной культуры РАН (ИИМК РАН), при поддержке фонда «История отечества» в ходе раскопок обнаружили на всемирно известной стоянке каменного века Костенки-17 в Воронежской области редчайшие украшения из зубов песца и окаменелой раковины, а также уникальный для этого времени нуклеус из бивня мамонта для снятия заготовок.
Экспедиционное судно «Эндьюранс» более века называли самым прочным деревянным судном, когда-либо построенным человеком. Но находка, сделанная на дне моря, и изучение старых писем раскрыли неприятную правду. Легендарный «Эндьюранс» Шеклтона вовсе не был непобедимым левиафаном. Напротив, он имел фатальные недостатки, а капитан знал об этом еще до того, как ушел в роковое плавание к берегам Антарктиды.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии