Астрономы впервые наблюдали четкие различия между областями рассвета и заката в атмосфере гигантской экзопланеты за пределами Солнечной системы. В обнаружении, сделанном с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, участвует WASP-121 b, сверхгорячий Юпитер с экстремальными температурами.
Планета находится так близко к своей звезде, что вращение синхронизировано с орбитой, в результате чего одно полушарие постоянно обращено к звезде и нагревается примерно до 2500°C, в то время как ночная сторона остается примерно на 1775°C холоднее. Эта конфигурация создает отмеченные переходные зоны, называемые терминаторами.
Подтвержденные различия между терминаторами
Наблюдения выявили асимметрию в поглощении инфракрасного света во время транзита планеты. Дневной терминатор (сумерки) поглощает больше света, чем утренний терминатор (рассвет), что указывает на разные температуры и химический состав.
Сильные ветры переносят тепло с дневной стороны на ночную, нагревая регион сильнее во второй половине дня. По мере повышения температуры эта зона расширяется, что расширяет поперечное сечение планеты и меняет способ фильтрации света звезды.
Данные прибора NIRSpec Джеймса Уэбба также показали увеличение сигнала угарного газа в сумерках, эффект, приписываемый температуре, и фактическое уменьшение количества водяного пара, который диссоциирует при высоких температурах.
Дневная и ночная сторона экстремальной планеты
Средняя температура WASP-121 b составляет около 2770 Кельвинов (почти 2500°C) на дневной стороне и 1000 Кельвинов (около 725°C) на ночной стороне. Во время транзита вращение планеты примерно на 30 градусов позволяет точно нанести на карту различные долготы атмосферы.
Этот метод использует временные изменения светового сигнала, фильтруемого атмосферой, преобразуя время в продольное положение. Исследователи избегали обычного среднего значения всего трафика и допустили временные вариации, получив лучшее статистическое соответствие данным.
Ограничения текущих моделей атмосферы
Смоделированные модели подтвердили эффект изменения температуры, но наблюдаемый сигнал оказался больше, чем прогнозировалось. Ученые подозревают наличие в утреннем терминаторе силикатных облаков, которые блокируют инфракрасное излучение и имитируют более низкие температуры.
Этот тип наблюдений выявляет пробелы в существующих моделях, которые до сих пор не могут реалистично учесть облака. Предварительные корректировки улучшили согласие, но потребуются более сложные модели.
Путь к будущему обучению
Этот метод открывает путь к картированию продольной структуры других ультрагорячих Юпитеров. Исследователи уже определили дополнительные цели с подходящим диапазоном температур и скоростью вращения для повторения анализа.
Исследование было проведено под руководством Сирила Гаппа, докторанта Института астрономии Макса Планка в Германии, и опубликовано в эту среду (6 октября) в журнале.Природа Астрономия.