Перша 3D-карта атмосфери екзопланети показує дивну погоду

Астрономи розкрили таємниці чужої атмосфери на екзопланеті далеко за межами нашої Сонячної системи, і вона не схожа на все, що ми коли-небудь бачили раніше.

Вперше в науці міжнародна команда астрономів створила 3D-карту атмосфери планети WASP-121b, також відомої як Тайлос. Використовуючи Дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії (так, він дійсно так називається), вони виявили складні погодні умови і дивовижний хімічний склад. Їхнє дослідження, опубліковане у вівторок у ранній невідредагованій версії в журналі Nature, прокладає шлях для майбутніх досліджень позаземних атмосфер.

“Атмосфера цієї планети поводиться так, що кидає виклик нашому розумінню того, як працює погода – не тільки на Землі, але й на всіх планетах. Це схоже на щось з наукової фантастики”, – сказала Джулія Вікторія Зайдель, фізик з Європейської південної обсерваторії (ESO) в Чилі і провідний автор дослідження, в заяві ESO. Варто зазначити, що, оскільки офіційне визначення поняття “планета” залишається обмеженим небесними тілами в межах нашої Сонячної системи (деякі астрономи пропонують це змінити), Тайлос технічно є екзопланетою – але астрономи іноді дотримуються терміну “планета” заради простоти.

Екзопланета, про яку йде мова, – це газовий гігант (велика планета, що складається переважно з гелію та/або водню), що знаходиться приблизно на відстані 900 світлових років від Землі. Вона обертається навколо своєї зірки всього за 30 годин – настільки близько, що Тайлос також класифікують як надгарячий Юпітер: надзвичайно велика і гаряча планета з дуже тісною орбітою. Час, необхідний Тайлосу для проходження однієї орбіти, дорівнює часу, який газовий гігант витрачає на один оберт, а це означає, що одна сторона Тайлоса постійно звернена до своєї зірки і набагато гарячіша за іншу (тобто вона приливно-відливна).

Зайдель та її колеги проаналізували атмосферу екзопланети, використовуючи всі чотири блоки телескопа VLT ESO. Відстежуючи залізо, натрій та водень, вони змогли дослідити окремі глибокі, середні та верхні шари атмосфери планети.

“VLT дозволив нам дослідити три різні шари атмосфери екзопланети одним махом”, – сказав Леонардо А. дос Сантос, асистент астронома з Наукового інституту космічних телескопів у Балтиморі, який брав участь у дослідженні. “Такі спостереження дуже складно проводити за допомогою космічних телескопів, що підкреслює важливість наземних спостережень за екзопланетами”, – додав він.

Потім команда створила 3D-карту своїх спостережень, розкриваючи чужу атмосферу за межами нашої Сонячної системи в безпрецедентних деталях.

“Те, що ми виявили, було дивовижним: реактивний потік обертає речовину навколо екватора планети, в той час як окремий потік на нижніх рівнях атмосфери переміщує газ з гарячої сторони на більш холодну. Такий тип клімату ніколи раніше не спостерігався на жодній планеті”, – пояснив Зайдель. У порівнянні з розміром і швидкістю реактивного потоку Тайлоса, “навіть найсильніші урагани в Сонячній системі здаються спокійними”, – додала вона.

Крім того, супутнє дослідження, опубліковане раніше цього тижня в журналі Astronomy & Astrophysics тими ж дослідниками, відзначає знахідку титану під струменевим потоком. Попередні дослідження не помічали цієї хімічної присутності, можливо, через те, що вона знаходиться на великій глибині в атмосфері.

“Те, що ми можемо вивчати такі деталі, як хімічний склад і погодні умови планети на такій величезній відстані, справді вражає, – каже Бібіана Прінот, аспірантка з астрономії та астрофізики в Лундському університеті. “Цей досвід дає мені відчуття, що ми стоїмо на порозі відкриття неймовірних речей, про які зараз можемо лише мріяти”. Прінот був співавтором статті в журналі Nature і очолив супутню статтю.

Захоплення Принота цілком виправдане. Майбутні телескопи, такі як майбутній Надзвичайно великий телескоп ESO (ELT), дозволять дослідникам проводити подібні атмосферні аналізи менших планет, схожих на Землю. “ELT змінить правила гри у вивченні атмосфер екзопланет”, – підсумував Прінот.