Астрономы из Университета Аризоны вместе с международной группой исследователей наблюдали за атмосферой горячей и уникально раздутой экзопланеты с помощью космического телескопа НАСА «Джеймс Уэбб». Оказалось, что экзопланета размером с Юпитер, но массой всего в десятую часть от его массы, обладает асимметрией атмосферы с востока на запад, то есть между двумя краями ее атмосферы существует значительная разница. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
«Это первый случай наблюдения асимметрии из космоса с востока на запад у экзопланеты, когда она проходит мимо своей звезды», – говорит ведущий автор исследования Мэтью Мерфи, аспирант обсерватории Стьюарда в Университете Южной Африки. Транзит – это когда планета проходит перед своей звездой, как Луна во время солнечного затмения.
Асимметрия экзопланеты с востока на запад – это различия в характеристиках атмосферы, таких как температура или свойства облаков, наблюдаемые между восточным и западным полушариями планеты. Определение наличия или отсутствия такой асимметрии имеет решающее значение для понимания климата, динамики атмосферы и погодных условий на экзопланетах – планетах, существующих за пределами нашей Солнечной системы.
Экзопланета WASP-107b привязана к своей звезде приливным движением. Это означает, что одно полушарие экзопланеты всегда обращено к звезде, вокруг которой она вращается, а другое всегда обращено в сторону, в результате чего у экзопланеты есть постоянная дневная и постоянная ночная сторона.
Мерфи и его команда использовали метод трансмиссионной спектроскопии с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Это основной инструмент, с помощью которого астрономы получают представление о том, из чего состоят атмосферы других планет. Телескоп сделал серию снимков, когда планета проходила перед своей звездой-хозяйкой, закодировав информацию об атмосфере планеты. Используя новые методы и беспрецедентную точность космического телескопа «Джеймс Уэбб», исследователи смогли разделить сигналы восточной и западной сторон атмосферы и получить более целенаправленный взгляд на конкретные процессы, происходящие в атмосфере экзопланеты.
«Эти снимки многое говорят нам о газах в атмосфере, облаках, структуре атмосферы, химическом составе и о том, как все меняется при получении различного количества солнечного света», – сказал Мерфи. Экзопланета WASP-107b уникальна тем, что имеет очень низкую плотность и относительно низкую гравитацию, в результате чего ее атмосфера более раздута, чем у других экзопланет ее массы.
«Ничего подобного нет в нашей Солнечной системе. Она уникальна даже среди экзопланет», – говорит Мерфи. Температура WASP-107b составляет примерно 477 градусов по Цельсию – промежуточная между планетами нашей Солнечной системы и самыми горячими из известных экзопланет.
«Традиционно наши методы наблюдения не так хорошо работают для промежуточных планет, поэтому у нас было много интересных открытых вопросов, на которые мы наконец-то сможем ответить», – пояснил Мерфи. «Например, некоторые из наших моделей говорили нам, что у такой планеты, как WASP-107b, вообще не должно быть такой асимметрии – так что мы уже узнаем что-то новое».
«Это действительно первый раз, когда мы видим подобные асимметрии непосредственно в виде просвечивающей спектроскопии из космоса, которая является основным способом понимания того, из чего состоят атмосферы экзопланет, – это просто потрясающе», – сказал Битти, соавтор работы.
Мерфи и его команда работают над собранными данными наблюдений и планируют более детально изучить происходящее с экзопланетой, чтобы понять, чем обусловлена эта асимметрия. «Мы не можем посмотреть на экзопланету напрямую, не говоря уже о том, чтобы понять, что происходит на одной стороне по сравнению с другой», – сказал Мерфи. «Впервые нам удалось взглянуть на происходящее в атмосфере экзопланеты гораздо более локально».
