Телескоп Джеймс Уэбб раскрывает тайны сверхгорячего юпитера WASP-121b
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) продолжает раскрывать удивительные тайны далеких миров. Один из самых интригующих объектов его исследований — экзопланета WASP-121b, сверхгорячий газовый гигант, чьи экстремальные условия и необычная история формирования бросили вызов современным астрофизическим моделям. Благодаря новым данным, ученые смогли не только изучить состав его атмосферы, но и восстановить вероятный путь миграции планеты из холодных окраин системы к раскаленным окрестностям звезды.
Экстремальный мир WASP-121b
WASP-121b относится к классу «сверхгорячих юпитеров» — планет, которые настолько близки к своим звездам, что их атмосферы разогреваются до температур, сравнимых с поверхностью некоторых светил. Этот гигант совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 30,5 часов, находясь на расстоянии, вдвое превышающем диаметр самого светила.
Из-за приливного захвата у WASP-121b есть две радикально разные стороны:
- Дневная сторона раскалена до 3000°C — здесь даже самые тугоплавкие вещества, такие как оксиды металлов, существуют в газообразном состоянии.
- Ночная сторона «охлаждается» до 1500°C, но даже эти условия остаются экстремальными по земным меркам.
Такие перепады температур создают мощные атмосферные течения, формируя уникальную химическую среду, которую JWST смог детально изучить.
Химические ключи к прошлому планеты
С помощью спектрографа NIRSpec телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в атмосфере WASP-121b несколько ключевых молекул:
- Водяной пар (H₂O)
- Монооксид углерода (CO)
- Монооксид кремния (SiO)
- Метан (CH₄)
Особенно удивительным стало обнаружение метана на ночной стороне. Поскольку при высоких температурах это соединение быстро разрушается, его присутствие указывает на интенсивные вертикальные ветры, поднимающие газ из более холодных нижних слоев атмосферы.
Где родилась экзопланета WASP-121b?
Анализ соотношения углерода и кислорода в атмосфере планеты позволил ученым предположить, что WASP-121b сформировалась не там, где находится сейчас, а значительно дальше от звезды — в области, где:
- Вода оставалась в виде льда,
- Метан мог существовать в газообразной форме.
В Солнечной системе такая зона соответствует расстоянию между орбитами Юпитера и Урана. Это означает, что WASP-121b, подобно многим горячим юпитерам, мигрировала внутрь системы после своего образования.
Загадка метана и вертикальных ветров
Современные модели атмосфер экзопланет не предсказывали столь высокого содержания метана на ночной стороне WASP-121b. Обычно газ с дневной стороны, где CH₄ быстро разрушается, должен был бы смешиваться с ночным, оставляя лишь следовые количества этого соединения. Однако наблюдения JWST показали обратное.
Ученые предполагают, что метан активно образуется в глубинных слоях атмосферы, откуда мощные вертикальные потоки выносят его в верхние слои. Это открытие заставляет пересмотреть существующие теории о динамике атмосфер ультрагорячих экзопланет.
Роль JWST в исследовании
«Джеймс Уэбб» предоставил беспрецедентно точные данные благодаря двум методам наблюдений:
- Анализ теплового излучения при разных фазах орбиты, позволивший сравнить дневную и ночную стороны.
- Транзитная спектроскопия (когда планета проходит перед звездой), выявившая состав атмосферы на границе световой и теневой зон.
Эти методы подтвердили наличие SiO, CO и H₂O, но метан в переходной зоне обнаружен не был, что ещё больше подчеркнуло контраст между двумя полушариями планеты.
Исследование WASP-121b демонстрирует, как современные технологии позволяют не только изучать далекие миры, но и восстанавливать их историю. Данные JWST указывают на сложные процессы формирования и миграции планет, а также ставят новые вопросы о динамике их атмосфер. В будущем подобные открытия помогут лучше понять, насколько разнообразными могут быть пути эволюции планетных систем.