Астрофизики впервые измерили форму атмосферы у горячего юпитера WASP-17b
Олдерсон: планеты — трёхмерные объекты, и предсказания теории подтверждаются наблюдениями
Учёные впервые измерили неровные очертания атмосферы экзопланеты по данным телескопа JWST. Атмосфера горячего юпитера WASP-17b оказалась круглой, но асимметричной: одна её сторона более протяжённая.
Работа выполнена под руководством Корнеллского университета в США и Бристольского университета в Великобритании. В ней впервые применили метод «транзитных струн» (transmission strings), который разработали в Бристоле астрофизики Дэвид Грант и Ханна Уэйкфорд. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
WASP-17b — «горячий юпитер» на расстоянии около 1300 световых лет от Земли. Форма атмосферы показывает, как сильная жара и стремительные ветры влияют на планету.
Ведущий автор Лили Олдерсон, постдок-стипендиат Кларман в Корнеллском университете, начала исследование в Бристоле. По её словам, это подтверждение концепции: планеты — трёхмерные объекты. «Перейти от вычислений к реальным наблюдениям — совсем другое дело», — отметила она.
Ранее JWST использовали для картирования затмений: оно измеряет изменения света, когда экзопланета уходит за свою звезду. Новый метод, картирование транзитов, наблюдает прохождение планеты по диску звезды и фиксирует состав света вокруг края атмосферы, лимба, под разными углами. Традиционное моделирование получает спектр лишь как среднее по всему лимбу.
По словам Олдерсон, метод не считает атмосферу кругом с одинаковым радиусом и позволяет понять, где на этом «кольце» находятся драгоценные камни.
Такой «камень» нашли на «вечерней» стороне экватора WASP-17b, там, где его предсказывали теория и прежние модели. Струи ветра переносят тепло с постоянно освещённой дневной стороны на ночную, и атмосфера раздувается по сравнению с более прохладной «утренней» стороной.
Данные о химическом составе и перепадах температуры согласуются с теоретическими прогнозами и другими методами моделирования. Вместе они дают одну из самых полных трёхмерных картин атмосферы экзопланеты и служат ориентиром для сравнения с более чем 6000 подтверждённых экзопланет.
Уэйкфорд, доцент астрофизики Бристольского университета, отметила, что атмосферы планет сложны и хаотичны, а упорядоченная картина гигантского мира за 1000 световых лет «очень вдохновляет». Олдерсон добавила, что разница температур утренней и вечерней сторон почти точно совпала с ожидаемой.
Успешная проверка открывает путь к картированию многих других кандидатов. Метод начинает различать условия на разных широтах, а не только на дневной и ночной сторонах, — это первый шаг к картам погодных явлений в климате экзопланет.
Между прочим. Типичный горячий юпитер находится примерно в 0,05 а. е. от своей звезды, тогда как сам Юпитер удалён от Солнца на 5 а. е. Из-за сильного нагрева такие планеты расширяются, и их радиусы больше, чем у похожих планет, расположенных дальше от звезды.