Новые вопросы об атмосферной физике экзопланет-гигантов
В отличие от нашей знакомой планеты Юпитер, существуют так называемые горячие Юпитеры* — экзопланеты, удивительно близкие к их звезде-хозяину, настолько близкие, что для завершения полного оборота по орбите вокруг звезды им обычно требуется меньше трех дней. И одно полушарие этих планет всегда обращено на звезду, в то время как другое постоянно скрыто от звезды-хозяина.
Неудивительно, что «дневная» сторона планет становится намного более горячей, чем ночная сторона, и самая горячая точка, как правило, находится ближе всего к звезде. Астрофизики теоретизируют и замечают, что эти планеты также испытывают сильные ветры, дующие на восток около их экваторов, и которые иногда могут вытеснять самую горячую точку на восток.
Однако в загадочном случае экзопланеты CoRoT-2b горячая точка оказывается в противоположном направлении: к западу от центра. Исследовательская группа, возглавляемая астрономами в Университете Макгилла (MSI) и Институтом исследований экзопланет (iREx) в Монреале, сделала это открытие с использованием космического телескопа НАСА Spitzer. Их результаты сообщаются 22 января в журнале Nature Astronomy.
Неверный ветер
«Мы ранее изучали девять горячих «Юпитеров», гигантских планет, близко вращающихся вокруг их звезд. В каждом случае у них были ветры, дующие на восток, как и прогнозировала теория», — говорит астроном Николя Коуэн, соавтор и исследователь в MSI и iREx. «Но теперь природа задала нам новый вопрос. На этой планете (CoRoT-2b) ветер дует в противоположную сторону, и поскольку часто есть исключение, которое доказывает правило, мы надеемся, что изучение этой планеты поможет нам понять природу таких гигантских горячих экзопланет».
CoRoT-2b, обнаруженный десять лет назад, находится в 930 световых годах от Земли. Радиус CoRoT-2b приблизительно в 1,43 раза превышает радиус Юпитера, а масса — в 3,3 раза. В то время как многие другие горячие юпитеры были обнаружены в последние годы, CoRoT-2b продолжает интриговать астрономов из-за двух факторов: его большого размера и загадочного спектра излучения света с его поверхности.
«Оба эти фактора свидетельствуют о том, что в атмосфере этого горячего Юпитера происходит что-то необычное», — говорит Лиза Данг, студентка McGill PhD и ведущий автор нового исследования. Используя инфракрасную камеру Spitzer для наблюдения за планетой, исследователи смогли впервые отобразить поверхностную яркость планеты, открыв горячую точку на западе, а не на востоке.
Новые вопросы
Исследователи предлагают три возможных объяснения неожиданного открытия — каждый из которых в свою очередь ставит новые вопросы:
Планета может вращаться так медленно, что один поворот вокруг своей оси занимает больше времени, чем оборот по орбите вокруг ее звезды; это может создать ветры, дующие на запад, а не на восток, — но это также подрывает теории о гравитационном взаимодействии в системе планета-звезда на таких орбитах.
Атмосфера планеты могла бы взаимодействовать с магнитным полем планеты, чтобы изменить ее структуру ветра; это может дать редкую возможность изучить магнитное поле экзопланеты.
Большие облака, покрывающие восточную сторону планеты, могли бы казаться темнее, чем обычно — но это могло бы оспорить текущие модели атмосферной циркуляции на таких планетах.
«Нам нужны лучшие данные, чтобы пролить свет на вопросы, поднятые нашими выводами», — говорит Данг. «К счастью, Космический телескоп Джеймса Уэбба, который должен стартовать в следующем году, вероятно будет способен решить эту проблему. Вооруженный зеркалом, которое в 100 раз «мощнее» Спитцера, он должен предоставить нам уникальные данные, которые мы никогда не получали ранее».
Больше информации: Lisa Dang et al, Detection of a westward hotspot offset in the atmosphere of hot gas giant CoRoT-2b, Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038/s41550-017-0351-6
*Горячие юпитеры — класс планет с массой порядка массы Юпитера (1,9·1027 кг). В отличие от Юпитера, который находится на расстоянии 5 а. е. от Солнца, типичный горячий юпитер находится на расстоянии порядка 0,05 а. е. от звезды, то есть на один порядок ближе, чем Меркурий от Солнца. Википедия.