Иллюстрация художника экзопланеты WASP-107 b, основанная на транзитных наблюдениях с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА, а также других космических и наземных телескопов под руководством Мэтью Мерфи из Университета Аризоны и группы исследователей со всего мира. Автор: Рэйчел Амаро, Университет Аризоны
Международная группа исследователей, включая астрономов Университета Аризоны, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА наблюдала атмосферу горячей и уникально раздутой экзопланеты. Экзопланета, которая размером с Юпитер, но имеет лишь десятую часть его массы, как было обнаружено, имеет восточно-западную асимметрию в своей атмосфере, что означает, что существует значительная разница между двумя краями ее атмосферы.
Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
«Это первый раз, когда восточно-западная асимметрия какой-либо экзопланеты наблюдалась во время ее транзита по своей звезде из космоса», — сказал ведущий автор исследования Мэтью Мерфи, аспирант обсерватории Стюарда при Университете Аризоны. Транзит — это когда планета проходит перед своей звездой — как Луна во время солнечного затмения.
«Я думаю, что наблюдения, сделанные из космоса, имеют много различных преимуществ по сравнению с наблюдениями, сделанными с земли», — сказал Мерфи.
Восточно-западная асимметрия экзопланеты относится к различиям в атмосферных характеристиках, таких как температура или свойства облаков, наблюдаемым между восточным и западным полушариями планеты. Определение того, существует ли эта асимметрия или нет, имеет решающее значение для понимания климата, динамики атмосферы и погодных условий экзопланет — планет, которые существуют за пределами нашей солнечной системы.
Экзопланета WASP-107b приливно захвачена своей звездой. Это означает, что экзопланета всегда повернута одной и той же стороной к звезде, вокруг которой она вращается. Одно полушарие приливно захваченной экзопланеты постоянно обращено к звезде, вокруг которой она вращается, в то время как другое полушарие всегда отвернуто, что приводит к постоянной дневной и постоянной ночной сторонам экзопланеты.
Мерфи и его команда использовали метод трансмиссионной спектроскопии с космическим телескопом Джеймса Уэбба. Это основной инструмент, который астрономы используют для получения информации о том, что составляет атмосферу других планет, сказал Мерфи. Телескоп сделал серию снимков, когда планета проходила перед своей звездой, кодируя информацию об атмосфере планеты.
Воспользовавшись новыми методами и беспрецедентной точностью космического телескопа Джеймса Уэбба, исследователи смогли разделить сигналы с восточной и западной сторон атмосферы и получить более сфокусированный взгляд на конкретные процессы, происходящие в атмосфере экзопланеты.
«Эти снимки многое нам рассказывают о газах в атмосфере экзопланеты, облаках, структуре атмосферы, химии и о том, как все меняется при получении разного 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 такой массы.
«В нашей солнечной системе нет ничего подобного. Это уникально даже среди экзопланет», — сказал Мерфи.
WASP-107b имеет температуру около 890 градусов по Фаренгейту — это промежуточная температура между планетами нашей солнечной системы и самыми горячими из известных экзопланет.
«Традиционно наши методы наблюдения не работают так же хорошо для этих промежуточных планет, поэтому есть много интересных открытых вопросов, на которые мы наконец можем начать отвечать», — сказал Мерфи. «Например, некоторые из наших моделей сказали нам, что планета, такая как WASP-107b, вообще не должна иметь этой асимметрии — так что мы уже узнаем что-то новое».
Исследователи изучают экзопланеты уже почти два десятилетия, и многочисленные наблюдения как с Земли, так и из космоса помогли астрономам предположить, как будет выглядеть атмосфера экзопланет, сказал Томас Битти, соавтор исследования и доцент кафедры астрономии в Университете Висконсин-Мэдисон.
«Но это действительно первый раз, когда мы увидели эти типы асимметрии напрямую в форме трансмиссионной спектроскопии из космоса, которая является основным способом, с помощью которого мы понимаем, из чего состоят атмосферы экзопланет, — это на самом деле удивительно», — сказал Битти.
Мерфи и его команда работали над собранными ими данными наблюдений и планируют гораздо более подробно изучить то, что происходит с экзопланетой, включая дополнительные наблюдения, чтобы понять, что движет этой асимметрией.
«Почти на все экзопланеты мы даже не можем смотреть напрямую, не говоря уже о том, чтобы знать, что происходит с одной стороны по сравнению с другой», — сказал Мерфи. «Впервые мы можем получить гораздо более локализованное представление о том, что происходит в атмосфере экзопланеты».
Дополнительная информация: Доказательства асимметрии краев от утра к вечеру на холодной экзопланете низкой плотности WASP-107 b, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02367-9
Информация о журнале: Nature Astronomy
Предоставлено Университетом Аризоны
