Небо этой адской экзопланеты проливается железом и создает эффект радуги⁠⁠

«Есть причина, по которой за пределами нашей Солнечной системы раньше не видели славы — для этого требуются очень своеобразные условия».

Для описания WASP-76b можно использовать множество слов: адский, палящий, неспокойный, хаотичный и даже жестокий. Это планета за пределами Солнечной системы, которая расположена так близко к своей звезде, что нагревается настолько, что испаряет свинец. Итак, как вы можете себе представить, до сих пор слово «славный» не входило в число этих слов.

Этот более позитивный дескриптор был добавлен в список совсем недавно, когда астрономы обнаружили намеки на нечто, называемое «славой», в атмосфере сверхгорячей экзопланеты Юпитер. Эффект славы, на который намекают данные миссии по поиску экзопланет Европейского космического агентства «Характеристика экзопланетного спутника» (CHEOPS), представляет собой радужное расположение разноцветных концентрических колец света, которые возникают только при особых условиях.

Этот эффект часто наблюдается над нашей планетой, а также в атмосфере нашей жестокой соседки Венеры, но ученые впервые наблюдают, как это происходит за пределами нашего космического соседства; WASP-76b находится на расстоянии 637 световых лет от нас.

Если подтвердится, что эффект происходит над WASP-76b, это может многое рассказать об этой странной и экстремальной экзопланете — мире, не похожем ни на что, что можно увидеть в нашей звездной сфере.

«Есть причина, по которой за пределами нашей Солнечной системы раньше не наблюдалось никакой славы – для этого требуются очень своеобразные условия», – заявил в своем заявлении Оливье Деманжон, руководитель группы и астроном Института астрофизики и космических наук в Португалии. «Во-первых, вам нужны атмосферные частицы, которые имеют почти идеальную сферическую форму, полностью однородны и достаточно стабильны, чтобы их можно было наблюдать в течение длительного времени. Ближайшая к планете звезда должна светить прямо на нее, а наблюдатель — здесь ХЕОПС — на расстоянии всего лишь правильная ориентация».

WASP-76b — это нечто большее, чем дождь из расплавленного железа

Обнаруженная в 2013 году WASP-76b расположена всего в 30 миллионах миль от своей родительской желтой звезды, масса которой примерно в 1,5 раза больше Солнца, а ширина — в 1,75 раза. Это расстояние составляет всего 12-ю расстояния между Солнцем и Меркурием, ближайшей к нашей звезде планетой.

В результате планета, которая примерно в 1,8 раза больше Юпитера , несмотря на то, что обладает лишь 92% массы газового гиганта, совершает оборот вокруг своей звезды всего за 1,8 земных дня. Эта близость также приводит к тому, что одна сторона WASP-76b, «дневная сторона», приливно прижата к своей звезде WASP-76. Другая сторона планеты, «ночная сторона», постоянно обращена в космос.

Поскольку дневная сторона WASP-76b подвергается воздействию радиации родительской звезды, температура там поднимается выше 4350 градусов по Фаренгейту (2400 градусов по Цельсию). Это достаточно горячо, чтобы испарить железо. Сильные и быстрые ветры на WASP-76b затем переносят пары железа на более прохладную ночную сторону планеты, где они конденсируются в капли и выпадают в виде железного дождя.

Намек на эффект славы над этой горячей экзопланетой является выдающимся достижением CHEOPS, запущенного в декабре 2019 года. Он иллюстрирует способность миссии обнаруживать тонкие, никогда ранее не наблюдавшиеся явления в далеких мирах.

ХЕОПС наблюдал WASP-76b почти два десятка раз в течение трех лет, пока ученые пытались понять странную асимметрию света, обнаруженную на внешних конечностях планеты, наблюдаемую, когда она пересекает или «проходит» по поверхности своей родительской звезды.

Эти наблюдения показали увеличение света, исходящего от восточной «линии терминатора» WASP-76b, раздела, где ночная сторона экзопланеты становится ее дневной стороной. Команда пришла к выводу, что такое резкое изменение светоотдачи вызвано сильным, локализованным и зависящим от направления отражением. Они называют это эффектом славы.

«Важно помнить о невероятном масштабе того, что мы наблюдаем», — сказал в своем заявлении Мэтью Стэндинг, научный сотрудник ЕКА, изучающий экзопланеты. «WASP-76b находится на расстоянии нескольких сотен световых лет от нас — очень горячая газовая планета-гигант, на которой, вероятно, идет дождь из расплавленного железа.

«Несмотря на хаос, похоже, мы обнаружили потенциальные признаки славы. Это невероятно слабый сигнал».

Что значит слава для WASP-76b?

Эффект славы может иметь вид радуги и красочный полосатый узор, но на самом деле он сильно отличается от настоящей радуги.

Радуга создается, когда солнечный свет переходит из среды с одной плотностью в другую среду с другой плотностью, обычно из воздуха в воду. Это приводит к тому, что путь света изгибается или «преломляется», и волны разной длины преломляются в разной степени. Таким образом, белый свет Солнца разделяется на последовательные цвета, образуя знакомую упорядоченную и красочную дугу радуги.

С другой стороны, эффект славы возникает, когда свет проходит через узкий зазор. На Земле таким зазором может быть, например, пространство между каплями воды в облаках. Это вызывает другую форму преломления, называемую «дифракция», которая происходит, когда свет проходит через препятствие или отверстие.

Когда световые волны разделяются, а затем воссоединяются, там, где пики встречаются с минимумами, возникает разрушительная интерференция. Но там, где пик встречается с пиком, возникает конструктивная интерференция. В результате образуются темные и светлые полосы соответственно и концентрические цветные кольца.

Так что же означает слава для WASP-76b?

Наличие этого явления в атмосфере сверхгорячего Юпитера указывает на наличие облаков, состоящих из капель воды идеальной сферической формы, которые либо существуют не менее трех лет, либо облаков, которые постоянно пополняются.

Если облака постоянны, это указывает на то, что температура атмосферы WASP-76b, хотя и устрашающая, должна оставаться стабильной с течением времени. Это захватывающее открытие, намекающее на стабильность в мире, который долгое время считался бесконечно неспокойным.

Результаты также показывают, что эксперты по экзопланетам могут исследовать далекие миры на предмет подобных световых явлений, включая отражение звездного света от жидких озер и океанов. Это то, что может иметь жизненно важное значение в продолжающемся поиске человечеством жизни за пределами Солнечной системы.

«Необходимы дополнительные доказательства, чтобы окончательно сказать, что этот интригующий «дополнительный свет» — редкая слава», — сказала Тереза Люфтингер, научный сотрудник предстоящей миссии ЕКА «Ариэль». «Последующие наблюдения с помощью прибора NIRSPEC на борту космического телескопа Джеймса Уэбба могли бы помочь. Или предстоящая миссия ЕКА «Ариэль» могла бы доказать его присутствие. Мы могли бы даже найти более великолепно раскрывающие цвета, сияющие на других экзопланетах».

Для Деманжена это потенциальное наблюдение подтверждает постоянный интерес к исследованию адского мира Wasp-76b.

«Я участвовал в первом обнаружении асимметричного света, исходящего от этой странной планеты, и с тех пор мне очень интересно узнать причину», — заключил ученый ЕКА. «Чтобы добраться сюда, потребовалось некоторое время, были моменты, когда я спрашивал себя: «Почему ты настаиваешь на этом? Возможно, было бы лучше заняться чем-то другим со своим временем».

«Но когда эта функция появилась из данных, это было такое особенное чувство – особое удовлетворение, которое случается не каждый день».