Ад в 900 световых годах от Земли: на этой планете идёт дождь из испаряющегося металла

На экзопланете обнаружили ветры со скоростью до 70 000 км в час — Nature

За пределами Солнечной системы обнаружен мир, где сама погода бросает вызов законам физики. В атмосфере этой экзопланеты дуют ветры со скоростью десятков тысяч километров в час, перенося испаряющееся железо и титан. Учёным впервые удалось увидеть такую атмосферу в объёме и понять, как она устроена изнутри. Об этом сообщает журнал Nature.

Планета, где климат выглядит как фантастика

Экзопланета WASP-121b, также известная как Тайлос, находится примерно в 900 световых годах от Земли в созвездии Кормы. Это один из самых экстремальных миров, известных современной астрономии. Новые наблюдения показали, что атмосферные процессы на этой планете не имеют аналогов среди объектов Солнечной системы.

Исследование проводилось с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории в Чили. Астрономам удалось впервые составить трёхмерную карту атмосферы экзопланеты, что стало важным технологическим прорывом для изучения далёких миров и дополнило общее понимание процессов, происходящих в космосе, включая явления, связанные с такими объектами, как сверхмассивные чёрные дыры.

"Атмосфера этой планеты ведёт себя так, что это ставит под сомнение наше понимание того, как работает погода — не только на Земле, но и на других планетах. Это похоже на что-то из области научной фантастики", — говорит исследователь Европейской южной обсерватории Джулия Виктория Зайдель.

Ультрагорячий Юпитер с годом в 30 часов

WASP-121b относится к классу ультрагорячих юпитеров — газовых гигантов, вращающихся на минимальном расстоянии от своих звёзд. Полный оборот вокруг светила эта планета совершает всего за 30 земных часов, что делает её климат особенно нестабильным.

Планета находится в состоянии приливного захвата. Одна её сторона всегда обращена к звезде и разогревается до температур около 2500 °C. При таких значениях в атмосфере начинают испаряться металлы, включая железо и титан. Вторая сторона Тайлоса погружена в вечную ночь и значительно холоднее, что создаёт резкий температурный контраст и запускает мощную циркуляцию газов.

Как учёные увидели атмосферу в трёх измерениях

Для изучения атмосферы астрономы объединили данные всех четырёх телескопов VLT и применили спектрограф ESPRESSO. Наблюдения велись во время прохождения планеты по диску звезды, что позволило детально проанализировать химический состав и движение газов.

В атмосфере были обнаружены следы железа, натрия, водорода и титана. Эти элементы стали индикаторами, с помощью которых исследователи выделили три различных слоя атмосферы, каждый из которых обладает собственными ветровыми потоками.

На нижнем уровне доминируют ветры, насыщенные испаряющимся железом. Выше располагается сверхбыстрый поток натрия. Самый верхний слой состоит преимущественно из водорода и отличается ещё большей динамикой.

"Мы обнаружили, что струйное течение переносит материал вдоль экватора, а отдельный поток на нижних уровнях перемещает газ с раскалённой стороны на холодную. Подобный климат ранее не наблюдался ни на одной планете", — отмечает Зайдель.

Ветры, которые ломают рекорды

Самым впечатляющим результатом стало измерение скорости струйного течения. Поток, охватывающий экваториальную область планеты, разгоняется до 70 000 км/ч. Это почти в два раза превышает скорости ветров, ранее зафиксированные на других экзопланетах.

Даже самые мощные атмосферные явления в Солнечной системе выглядят незначительными на фоне таких значений. Для сравнения, динамика атмосфер на Марсе или Венере, а также данные о древних климатических системах, вроде тех, что изучаются при анализе речных бассейнов Марса, кажутся гораздо более спокойными и предсказуемыми.

Почему Тайлос противоречит теориям

Особый интерес представляет механизм формирования такого климата. В Солнечной системе струйные течения обычно возникают из-за внутренних температурных различий и вращения планет. В случае WASP-121b ситуация выглядит иначе.

Исследователи предполагают, что ключевую роль играют интенсивное излучение звезды и, возможно, её магнитное поле. Эти факторы, по всей видимости, формируют потоки, которые идут вразрез с существующими теоретическими моделями.

"То, что мы видим сейчас, на самом деле является полной противоположностью тому, что следует из теории", — подчёркивает Зайдель.

Сравнение: WASP-121b и планеты Солнечной системы

Климат Тайлоса разительно отличается от привычных миров. На Земле, Марсе и Венере ветры формируются в пределах тысяч километров в час, а атмосферы состоят из сравнительно лёгких газов. На WASP-121b же скорость потоков достигает десятков тысяч километров в час, а в атмосферных процессах участвуют испаряющиеся металлы.

Температурный контраст между дневной и ночной сторонами этой экзопланеты несоизмеримо выше, чем у любой планеты, вращающейся вокруг Солнца. Это подчёркивает, насколько разнообразными могут быть климатические сценарии за пределами нашей планетной системы.