Астрономи вперше вивчили властивості стратосфери однією з гігантських екзопланет і виявили, що вона розпечена до таких температур, що вона могла б випарувати залізо та інші метали, йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature.
“Коли ми вперше націлили “Хаббл” на WASP-121b, ми побачили сяйво молекул води, що вказало на наявність чітко вираженої стратосфери на цьому “гарячому юпітері”. Наші теоретичні розрахунки досить давно вказували на те, що у деяких планет можуть бути дуже гарячі стратосфери, які сильно впливають на хімію і фізику всієї атмосфери”, — розповідає Том Еванс (Tom Evans) з університету Ексетера (Великобританія).
Пекельні світи
За останні десять років астрономи відкрили тисячі планет за межами Сонячної системи, частина з яких виявилася схожою на Землю за своїми розмірами, а інші – на зменшені або збільшені копії Юпітера. Зараз планетологи активно працюють над вивченням їх атмосфери для оцінки того, чи може існувати на них життя, і розкриття історії формування.
Великі успіхи в цьому напрямку були досягнуті при вивченні “гарячих юпітерів” – найбільш великих і зручних для вивчення планет за межами Сонячної системи. Їх розжарена атмосфера виявилася схожою за складом на газові оболонки Юпітера і Сатурна, які в основному складаються з водню, гелію і вуглеводнів, а в їх небесах астрономи відкрили екзотичні скляні і свинцеві хмари і дощі з дорогоцінних каменів. Як розповідає Еванс, вчені досить давно підозрювали, що багато “гарячих юпітерів”, що мають рекордно високі температури на поверхні і атмосфери, можуть мати ще більш розпечену стратосферу, температура якої, як і в її “тезки” на Землі, зростає по мірі віддалення від поверхні газового гіганта.
Існуючі сьогодні телескопи занадто малі для того, щоб безпосередньо спостерігати за атмосферою таких планет, і тому вченим доводиться шукати їх сліди у сяйві зірок, навколо яких обертаються “гарячі юпітери”, спираючись на властивості земної стратосфери і комп’ютерні моделі розпечених газових гігантів.
Проблема полягає в тому, що вчені не знали, які речовини або молекули можуть служити аналогом озону, головного винуватця розігріву стратосфери на Землі. Молекули озону, як пояснюють вчені, поглинають ультрафіолетове випромінювання і перетворюють його в тепло, завдяки чому стратосфера гаряча “зверху”, де таких променів більше, ніж “знизу”, куди вони потрапляють набагато рідше.
Під залізними хмарами
Еванс і його колеги намагалися знайти такі молекули, аналізуючи спектр найбільш гарячих екзопланет за допомогою “Хаббла”. Спостерігаючи за нещодавно відкритою планетою WASP-121b, “гарячим юпітером” в сузір’ї Корми, вчені виявили декілька вкрай незвичайних ліній в їх спектрі, які вказували на присутність сильно розігрітих водних парів і ряду інших речовин, здатних розігріти воду до настільки високих температур.
Намагаючись зрозуміти, які саме речовини містяться в атмосфері WASP-121b, вчені створили комп’ютерну модель цього “гарячого юпітера”. Використовуючи цю віртуальну планету, астрономи додавали в її атмосферу різні речовини і спостерігали за тим, як змінюється її спектр при зміні набору і концентрації цих сполук.
Подібний прийом допоміг їм довести, що верхній шар атмосфери WASP-121b дійсно схожий на стратосферу, роль озону в якій грають дві речовини – оксид титану і оксид ванадію, наночастинки і молекули яких поглинають ультрафіолет ще сильніше, ніж озон.
Завдяки цим з’єднанням, верхній шар стратосфери WASP-121b приблизно на 1100-1500 градусів Кельвіна гарячіше, ніж її нижня частина, і температури в ній досягають рекордних 2700 градусів Кельвіна. Це означає, що залізо, яке потрапило в цю частину атмосфери WASP-121b, не тільки почало плавитися, але і було б готове “закипіти” й випаруватися.
Це відкриття, як вважають Еванс і його колеги, підтверджує те, що існує два класи “гарячих юпітерів”, які володіють або не володіють стратосферою. Подальше вивчення WASP-121b і відкриття інших планет такого роду, на думку планетологів, допоможе нам зрозуміти, що саме відрізняє їх і як формуються подібні “пекельні” світи.