В удивительных просторах нашей Галактики существует экзопланета, привлекшая внимание астрономов благодаря своим уникальным характеристикам — речь идет об ультрагорячем юпитере WASP-121 b. Эта загадочная планета находится примерно в 850 световых годах от Земли и совершает оборот вокруг своей родительской звезды всего за 30,5 часа. Удивительно, что одна сторона WASP-121 b всегда обращена к щедрому излучению желто-белого карлика WASP-121, в результате чего атмосфера экзопланеты нагревается до впечатляющих 3000°C.
Особенности расположения и экстремальные условия на WASP-121 b
Близость к своему светилу делает WASP-121 b крайне необычной — она расположена практически у самой границы полости Роша, где гравитационное влияние звезды превосходит собственное притяжение планеты. Эта тонкая грань между устойчивостью и разрушением способствует постоянному изменению атмосферы мира и создает на его поверхности поистине экстремальные условия.
Из-за столь колоссальных температур даже самые устойчивые к нагреву металлы могут плавиться, образуя на горячей стороне планеты металлические облака. Астрономы считают, что расплавленное железо, испаряемое с дневной стороны, благодаря потокам ветра может переноситься и выпадать дождями на ночной стороне — по-настоящему захватывающий циклический процесс, напоминающий неиссякаемое бурление стихий.
Инновационное наблюдение с помощью телескопа Уэбб
С 26 по 28 октября 2023 года международная команда астрономов провела серию уникальных наблюдений за WASP-121 b, используя инфракрасный спектрограф NIRISS, установленный на борту космического телескопа «Джеймс Уэбб». За 36,9 часа специалисты собрали внушительный набор данных — 3452 замера. Они охватывали два вторичных затмения экзопланеты, а также полный транзит ее перед звездой, что позволило проследить динамику лишения WASP-121 b гелиевой оболочки на протяжение полного орбитального цикла.
В результате ученые впервые получили так называемую «фазовую кривую» потери гелия, раскрывающую ранее неизведанные детали динамики атмосферы этого загадочного мира.
Обнаружение двух гелиевых шлейфов и фазы утечки
Самым ярким открытием стало то, что гелий не просто покидал WASP-121 b, а образовывал сразу два впечатляющих шлейфа: основной — направленный к светилу, и хвостовой, вытянутый вдоль орбиты планеты. Анализ скорости показал — основной поток движется к звезде примерно со скоростью 90 км/с, а мощное радиационное давление буквально вытягивает гелиевый «хвост» на расстояние свыше 0,1 астрономической единицы (более чем в 15 раз больше расстояния от Земли до Меркурия!).
Анализируя поведение атмосферы в процессе утечки газа, ученые выделили три основные фазы: ведущую, начинающуюся за шесть часов до транзита; транзитную с максимальным поглощением света; и хвостовую, продолжающуюся уже после выхода планеты из тени звезды. Это позволило разработать динамическую модель атмосферных потоков WASP-121 b и понять, что гелием насыщен целый участок орбиты — около 54% ее полного оборота.
Влияние утечки на эволюцию экзопланеты
Ультрагорячий юпитер теряет атмосферу не только за счет отдельных частиц, но под влиянием мощных потоков ветра и излучения звезды. Этот глобальный процесс способен уносить не только гелий, но и тяжелые элементы — от натрия и железа до многочисленных ионов металлов. Подобная потеря массы неизбежно будет формировать будущую эволюцию всей планеты, приводя к изменению ее химического состава и физических характеристик.
Особо интригует и то, что WASP-121 b стала первой экзопланетой, у которой удалось так подробно проследить столь протяженную утечку гелия — у других известных горячих юпитеров подобные хвосты занимают не более 20–30% орбиты. Это открытие значительно расширяет наши представления о динамике далеких миров.
Потенциал будущих исследований и оптимистичные перспективы
Хотя современные моделирования не всегда могут до конца отразить наблюдаемые процессы, новые данные, полученные с помощью «Уэбба», дают мощный толчок развитию астрономии. Дальнейшие подробные исследования таких объектов, как WASP-121 b, позволят не только уточнить существующие теории, но и открыть еще больше удивительных особенностей внесолнечных планет.
Вдохновляющие открытия современной астрономии постепенно раскрывают секреты загадочного космоса, доказывая, что вселенная полна поистине фантастических миров, которыми еще только предстоит восхищаться людям на Земле.
