Космический телескоп Джеймса Уэбба предоставил астрономам ценную информацию о происхождении и развитии экзопланеты WASP-121b. Эта гигантская планета расположена столь близко к своей звезде, что её орбита завершает цикл всего за 30,5 часа. Исследование было размещено в журнале Nature Astronomy.
Группа учёных под руководством Томаса Эванса-Сомы и Сирила Гаппа определила в атмосфере планеты присутствие воды, угарного газа, оксида кремния и метана. Эти химические элементы позволили создать «химическую карту» WASP-121b, выявив её формирование и нынешнюю экстремальную орбиту.
Несмотря на то что сейчас WASP-121b находится всего на двух диаметрах звезды от её поверхности, данные указывают на то, что планета сформировалась значительно дальше, за пределами «линии замерзания», где вода сохраняется в ледяном состоянии. Настолько холодная область была идеальной для формирования ледяной воды, но оставалась достаточно тёплой, чтобы метан испарялся и насыщал газопылевое окружение.
После образования WASP-121b начала медленно двигаться по направлению к звезде, увеличивая свою массу, притягивая богатый углеродом газ, в то время как кислород оставался в виде водяного льда. Это привело к необычному соотношению углерода к кислороду в атмосфере планеты по сравнению со звездой.
Особенные вопросы у исследователей вызвало наличие метана на ночной стороне планеты, где температура достигает «всего» 1500 °C. На дневной стороне, с температурой до 3000 °C, метан нестабилен и разрушается. Тем не менее модели предполагали его отсутствие даже на ночной стороне, но метан был обнаружен в значительном количестве.
Это неожиданное открытие свидетельствует о наличии сильных вертикальных потоков в атмосфере, поднимающих метан из глубоких слоев. Это требование пересмотра существующих моделей атмосферных процессов на таких планетах.
Телескоп Уэбба наблюдал за планетой по всей её орбите, фиксируя спектральные изменения как со стороны дня, так и ночи. Важным фактором стала возможность изучать атмосферу во время прохождения планеты перед своей звездой, когда звёздный свет просвечивает через её атмосферу, оставляя «химический отпечаток». Эти наблюдения подтвердили присутствие воды, оксида кремния и угарного газа, а отсутствие метана в переходной зоне между дня и ночи подтверждает активность вертикальной циркуляции на ночной стороне.
WASP-121b является не только интересной экзопланетой, но и «естественной лабораторией» для изучения формирования и эволюции атмосфер планет, особенно находящихся в экстремальных условиях. Благодаря новым методам анализа учёные приблизились к пониманию сложных процессов в других солнечных системах, которые могут быть схожи с нашей.
Ранее на окраине Солнечной системы был найден таинственный объект.