Астрономы объяснили парадокс атмосфер «сверхгорячих юпитеров»

Среди растущего числа известных экзопланет особняком стоят «сверхгорячие юпитеры». Эти газовые гиганты вращаются совсем близко к своим звездам, получая от них огромное количество энергии, и синхронно с ними, постоянно поворачиваясь к ним одной и той же стороной. Температура на освещенном дневном полушарии таких планет достигает 2-3 тысяч градусов, примерно на 1000 °С выше, чем в вечной тени ночного. Это позволяет мощным телескопам вести наблюдения за дневной стороной сверхгорячих юпитеров, тогда как их ночная остается невидимой.

Такие работы обнаружили у них большую странность — отсутствие в атмосфере обыкновенной воды, которой у обычных горячих юпитеров немало. Предполагалось даже, что это результат особого механизма формирования планеты, отличающегося от горячих юпитеров и включающего в состав меньше воды, но больше углеродсодержащих веществ (в основном угарного газа СО). Однако новая работа Вивьен Парментье (Vivien Parmentier) и ее коллег раскрывает настоящую причину отсутствия следов воды в атмосферах сверхгорячих юпитеров.

В статье, опубликованной в журнале Astronomy and Astrophysics, ученые используют данные наблюдений за сверхгорячими юпитерами WASP-103b, WASP-18b и HAT-P-7b, проведенных с помощью космических телескопов Spitzer и Hubble. Действительно, в атмосфере на видимой дневной стороне этих планет воды не обнаруживалось, хотя слабые следы ее присутствия можно было заметить на тонкой границе перехода к ночному полушарию.

Для описания их атмосфер подходящей оказалась модель, ранее предложенная для атмосфер коричневых карликов — объектов, занимающих промежуточное положение между большими планетами и настоящими звездами. Судя по всему, мощное излучение дневного полушария приводит к разложению молекул воды на составляющие легкие элементы. Затем сильные ветры уносят водород и кислород к ночному полушарию, где при уже более умеренных условиях они вновь соединяются, «конденсируясь» в молекулы воды, чтобы впоследствии снова совершить путешествие на дневную сторону и новый распад.

По оценкам ученых, такой своеобразный круговорот в атмосферах сверхгорячих юпитеров могут совершать и другие вещества, включая оксид титана и молекулярный водород, хотя угарный газ остается слишком прочным и сохраняется даже в условиях дневной стороны таких планет.