Металеві хмари та дощі з дорогоцінного каміння. Вчені вперше вивчили темний бік загадкового гарячого юпітера

Гарячі юпітери — це газові планети, які мають схожу з Юпітером масу, проте знаходяться набагато ближче до своєї зірки. Через це планета нагрівається до кількох сотень або навіть тисяч градусів за Цельсієм.

Астрономам найлегше виявляти саме подібні планети, оскільки вони часто потрапляють у поле зору телескопів завдяки близькій орбіті та частому обертанню навколо своїх зірок. З майже 5000 екзопланет 300 є гарячими юпітерами, а тому їх вивчення є надзвичайно цінним для кращого розуміння будови Всесвіту загалом та зіркових систем зокрема.

Вперше вчені виявили екзопланету WASP-121 b, розташовану за 880 світлових років від Землі, у 2015 році. З того часу дослідники активно спостерігали за нею: «Такі планети, як WASP-121 b, надзвичайно цікаво вивчати — вони дуже відрізняються від планет у нашій Сонячній системі, дозволяючи нам подивитися, як вони поводяться в екстремальних умовах», — розповідає Джоанна Бордстоу, дослідниця з Відкритого університету у Великій Британії.

WASP-121 b знаходиться всього за 3,8 млн кілометрів від своєї зірки — це в 39 разів менше відстані між Землею та Сонцем. Причому планета знаходиться в такому місці, де її розташування заблоковане припливами, через що вона постійно повернена до зірки лише однією стороною — це схоже на те, як розташований Місяць щодо Землі. Таким чином, одна половина WASP-121 b постійно розжарюється до 2500−3000 °C, у той час як друга її частина є «нічною».

Це суттєво ускладнювало спостереження вчених за планетою. Екстремальні температури «денного» боку робили її надзвичайно яскравою — температура атмосфери «нічної» половини приблизно вдвічі нижче, що робить її дуже контрастною та складною для вивчення.

Така різниця температур призвела до постійної циркуляції води, яка розпадається на атоми водню та кисню на «денному» боці, після чого вони підхоплюються потужними вітрами (близько 5 кілометрів на секунду), які несуть їх на «нічну» частину планети. Там атоми знову збиралися у водяну пару, яку вітри поступово переносили на «денний» бік, після чого весь процес повторювався знову і знову.

Вчені не могли зрозуміти, яким чином водяна пара могла утворюватися навіть на нічному боці, адже температура там, як і раніше, була надто високою для їх формування. Для вирішення цієї загадки дослідникам знадобилося два роки пильних спостережень за допомогою спектроскопічної камери орбітального телескопа Хаббл.

Виявилося, що така доля стосується не лише води, а й металів на кшталт заліза, магнію, хрому та ванадію. На денному боці вони випаровуються у верхні шари атмосфери, після чого на нічному боці конденсуються в «металеві» хмари. Після того, як ці хмари потрапляють на денний бік, весь процес повторюється спочатку.

Вчені зазначають, що під час спостережень не знайшли слідів алюмінію та титану. Це вони пояснюють тим, що ці метали випадають як опади на нічному боці екзопланети. «Цей дощ не буде схожим на жоден з відомих у Сонячній системі», — пишуть дослідники. За їхніми словами, різні реакції металів між собою призводять до того, що на поверхню планети буквально падають «рідкі дорогоцінні камені».

Надалі команда планує провести додаткові дослідження WASP-121b за допомогою космічного телескопа імені Джеймса Вебба. Вони впевнені — покращена оптика найпотужнішої обсерваторії, яка працюватиме на благо людства вже з цього літа, допоможе їм краще зрозуміти еволюцію екзопланети.

Крім того, подібні спостереження — це гарне тренування для вчених, які вдосконалюються у вивченні тьмяних об'єктів, які знаходяться досить далеко від Землі. У майбутньому це, напевно, зіграє свою роль у пошуку інших незвичайних і, можливо, навіть заселених світів.