Астрономы впервые увидели трехмерную структуру атмосферы экзопланеты — горячего юпитера, постоянно обращенного одной стороной к звезде. Это дало возможность увидеть атмосферные течения, бешено несущиеся и не встречающиеся ни на каких планетах Солнечной системе, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Сверхгорячие юпитеры — тип планет, не встречающийся в Солнечной системе. В отличие от Юпитера такие планеты обычно расположены так близко к своим звездам, что разогреваются до огромных температур. Кроме того, благодаря приливным силам они всегда обращены к звездам одной стороной, которая разогревается сильнее, а противоположная остается холодной. Эти особенности делают сверхгорячие юпитеры крайне интересными для астрономов с точки зрения того, как устроена циркуляция в их атмосферах.

Ученые под руководством Джулии Виктории Сейдел из Европейской южной обсерватории впервые смогли выяснить трехмерную структуру экзопланеты — на примере сверхгорячего юпитера WASP-121b в 900 световых годах от Солнца. Эта планета расположена так близко к звезде, что год на ней длится всего 30 земных часов. Планета массивнее Юпитера на 16% и на 75% больше в размере.

Чтобы раскрыть трехмерную структуру атмосферы планеты, астрономы использовали спектрограф ESPRESSO, позволяющий расщеплять свет от всех четырех телескопов, из которых состоит обсерватория VLT (Very Large Telescope) в Чили.

Планета WASP-121b относится к транзитным — то есть проходящим по диску звезды для земного наблюдателя. Метод транзитов, во-первых, позволяет открывать такие планеты, фиксируя периодические снижения блеска звезды, во-вторых — изучать состав их атмосферы, поскольку свет звезды, проходя через атмосферу, приобретает в своем спектре линии поглощения определенных элементов.

«Телескоп VLT позволил нам изучить три различных слоя в атмосфере экзопланеты одним махом», — пояснил соавтор открытия Леонарду душ Сантуш. Сделать это удалось путем отслеживания скоростей трех элементов — железа, натрия и водорода -, перемещающихся в нижнем, среднем и верхних слоях атмосферы.

European Southern Observatory

Этим способом ученые определили скорости и направления ветров в различных слоях атмосферы, построив ее трехмерную структуру — впервые для планеты вне Солнечной системы. «То, что мы обнаружили, оказалось удивительным: струйное течение вращает вещество вокруг экватора планеты, в то время как другое течение в более глубоком слое атмосферы двигает газ с горячей стороны на холодную. Такой тип климата никогда не наблюдался ни на какой планете», — пояснила Сейдел. По ее словам, эти течения имеют большую скорость и активно перемешивают атмосферу на больших высотах на горячей стороне планеты.

«Даже сильнейшие ураганы на Земле выглядят тихими по сравнению с ними», — добавила она.

Оценки показали, что скорость струйного течения на планете может достигать 27 км/с, что более чем в два раза превышает вторую космическую скорость для Земли — скорость, необходимую телу для преодоления тяготения нашей планеты.

Еще одной неожиданностью для ученых стало открытие спектроскопическим методом наличия в атмосфере планеты титана. Ранее он не обнаруживался, вероятно по причине того, что находится в глубоких слоях атмосферы. «Это действительно потрясающе — то, что нам удалось изучить такие подробности, как химический состав и погодные характеристики планеты, настолько удаленной от нас», — добавила Бибиана Принот, соавтор работы.