Вечный вихрь и медный закат: что скрывает экзопланета TOI-5293 A b?⁠⁠

Международная группа астрономов из Индии, США, Австралии и Нидерландов при помощи орбитального телескопа James Webb (JWST) получила первые «чистые» спектры транзита и составила детальную химическую «карту» экзопланеты TOI-5293 A b. Газовый гигант, обращающийся по слегка вытянутой орбите за 2,930 дня вокруг вспышек-извергающегося красного карлика, оказался атмосферным «загадочным близнецом» Юпитера: его радиус на 11 % больше, чем у крупнейшей планеты Солнечной системы, а температура дневной стороны колеблется от 402 до 409 °C. Система удалена от нас на 529 световых лет в направлении созвездия Рыб и состоит из двух красных карликов: основного TOI-5293 A и спутника TOI-5293 B. Пока планеты у компаньона не найдены.

Из-за мощнейших звёздных вспышек (в десятки раз ярче солнечных) первые спектры, полученные в 2023 году, оказались искажёнными. Лишь новое прохождение планеты по диску звезды позволило JWST собрать высокоразрешающие данные. В атмосфере TOI-5293 A b обнаружили метан, углекислый газ, аммиак и водяной пар, но металлов (Fe, Mg, Si) — в 3–5 раз меньше, чем у Юпитера. Бедность металлами и одновременное преобладание углерода и кислорода указывают на постоянное испарение внешних слоёв под ударом ультрафиолета и корпускулярного ветра. Именно «раздутый» внешний слой, вероятно, и делает планету крупнее, чем предсказывали конвенциональные модели.

Орбита планеты несильно эллиптична (эксцентриситет ≈ 0,06), поэтому климатические колебания минимальны. Главным «двигателем» погоды стало приливным захватом: TOI-5293 A b повернута к звезде одной стороной, а восточное полушарие дневного блеска обдувается сверхзвуковыми ветрами (>2 км с⁻¹). Мощный нагрев подзвёздной точки поднимает воздух вверх, но быстрое вращение и восточный перенос смещают восходящий поток, формируя гигантский антициклон — аналог Большого Красного Пятна, но питаемый не внутренним теплом, а градиентом света и тьмы. Устойчивый смерч может жить миллионы лет, оставаясь «размазанным» и асимметричным из-за сверхбыстрых экваториальных течений.

Фотохимические реакции метана и угарного газа при высоком ультрафиолетовом фоне порождают толстую органическую дымку. Дымка придаёт планете медно-ржавый оттенок, а рассеяние света в глубоких слоях — золотистый градиент. Под «поверхностью» могут проступать тусклые тёмные и светлые полосы, вызванные разницей температур и скоростей ветров, но сверхзвуковые потоки быстро размывают контрасты. Над вечно-ночной стороной бушуют менее яркие, но масштабные штормы, поддерживаемые внутренним теплом и энергией ветров.

Исследование подчёркивает, что активность хозяйствующей звезды — ключевой фактор эволюции атмосфер экзопланет. Команда планирует продолжить наблюдения в режиме фазовой кривой, чтобы построить 3-D-карту температур и ветров и оценить скорость утечки газа в космос.