Що вдалося побачити астрономам?
Дослідники змогли безперервно спостерігати за втратою атмосфери протягом повного обертання планети, що раніше ніколи не вдавалося зробити. Зазвичай астрономи фіксують подібні процеси лише фрагментарно – під час транзиту екзопланети перед зіркою, коли спостереження тривають кілька годин, пише 24 Канал з посиланням на Інститут дослідження екзопланет імені Тротьє.
Дивіться також Нас би це вбило: учені вперше спостерігали корональний викид маси на іншій зорі
Планета WASP-121b, відома також як Тілос, належить до класу ультрагарячих юпітерів. Це газові гіганти, схожі на Юпітер, але розташовані значно ближче до своїх зірок. Тілос обертається настільки близько до свого світила, що один повний оберт навколо зорі займає лише 30 годин. Це означає, що рік на цій планеті трохи більший, ніж одна земна доба.
Така близькість має свої наслідки. Інтенсивне випромінювання розігріває атмосферу планети до кількох тисяч градусів, створюючи екстремальні умови. За цих обставин легкі гази, як-от водень і гелій, отримують достатньо енергії, щоб покинути планету й утекти у космос.
Науковці використали інфрачервоний спектрограф телескопа James Webb для спостереження за Тілосом протягом майже 37 годин поспіль. Це дало змогу отримати дані про більш ніж один повний оберт екзопланети. Дослідники шукали сліди поглинання гелію в інфрачервоному діапазоні, що є надійним індикатором втрати атмосфери.
Виявилося, що гелієва хмара простягається далеко за межі самої планети, займаючи майже 60 відсотків її орбіти. Це найдовше безперервне спостереження атмосферної втрати в історії досліджень екзопланет. Науковці описують це як масштабний і постійний потік газу.
Тілос крупним планом на малюнку художника / Фото B. Gougeon/UdeM
Найбільшою несподіванкою стало те, що Тілос створює не один, а два різні шлейфи, пише ScienceAlert. Атоми гелію формують два окремі хвости: один тягнеться позаду планети, а інший – попереду. Разом ці шлейфи покривають площу, що перевищує діаметр самої планети більш ніж у 100 разів.
Провідний автор дослідження з Інституту досліджень екзопланет Тротьє та Монреальського університету Ромен Алар, зазначає, що команда була приголомшена тим, наскільки далеко витікає гелій. За його словами, це відкриття розкриває складні фізичні процеси, що формують атмосфери екзопланет і визначають взаємодію з їхнім зоряним оточенням.
Наявність двох хвостів становить загадку для астрономів. Існуючі комп'ютерні моделі можуть пояснити формування одного шлейфа газу, але не здатні відтворити появу подвійних потоків, що рухаються в різних напрямках.
- Дослідники припускають, що випромінювання та зоряний вітер можуть спрямовувати один хвіст так, щоб він тягнувся позаду планети.
- Водночас гравітація зірки може притягувати передній шлейф, змушуючи потік газу вигинатися попереду.
Потрібні додаткові дослідження, щоб з'ясувати, як саме ці та інші сили впливають на атмосферні викиди. Науковцям також необхідно створити нові тривимірні симуляції, які точніше моделюватимуть задіяну фізику.
Дивіться також Зовсім близько до Землі може бути екзопланета, придатна до життя
Що це нам дає?
Глибше розуміння процесу втрати атмосфери може розкрити ширші таємниці еволюції планет. Зокрема, дослідники хочуть з'ясувати, чи можуть такі витоки газу перетворювати масивні газові гіганти на менші планети, схожі на Нептун, або навіть на оголені кам'янисті ядра.
Алар наголошує, що це справжній поворотний момент у науці. Тепер дослідникам доведеться переглянути підходи до моделювання втрати атмосферної маси. Замість простого потоку потрібно враховувати тривимірну геометрію та взаємодію з зіркою. Це критично важливо для розуміння еволюції планет і того, чи можуть газові гіганти перетворюватися на голі скелі.