Астрономы впервые обнаружили потенциальный «эффект глории» в далеком адском мире WASP-76b

Впечатление художника от глории на экзопланете WASP-76b. Автор: European Space Agency

Потенциальные признаки радужного «эффекта глории» были обнаружены на планете за пределами нашей солнечной системы. Глория — это разноцветные концентрические кольца света, возникающие только при особых условиях.

Этот эффект часто наблюдается на Земле, но на другой планете, Венере, этот эффект был обнаружен только один раз. Если это подтвердится, эта первая внесолнечная глория расскажет больше о природе этой загадочной экзопланеты и даст захватывающие уроки о том, как лучше понять странные, далекие миры.

Данные Хеопса позволяют предположить, что между невыносимой жарой и светом освещенной солнцем стороны экзопланеты WASP-76b и бесконечной ночью ее темной стороны может быть первая внесолнечная глория. Эффект, похожий на радугу, возникает, когда свет отражается от облаков, состоящих из совершенно однородного, но пока неизвестного вещества.

«Есть причина, по которой за пределами нашей Солнечной системы раньше не наблюдалось никакой глории — для этого нужны очень специфические условия», — объясняет Оливье Деманжон, астроном Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Институт астрофизики и космических наук) в Португалии и ведущий автор исследования.

«Во-первых, вам нужны атмосферные частицы, которые имеют почти идеальную сферическую форму, полностью однородны и достаточно стабильны, чтобы их можно было наблюдать в течение длительного времени. Ближайшая к планете звезда должна светить прямо на нее, а наблюдатель — в данном случае Хеопс — должен быть правильно ориентирован».

Если это подтвердится, эта первая экзопланетная глория станет прекрасным инструментом, позволяющим больше узнать о планете и звезде, которая ее сформировала.

«Важно помнить о невероятном масштабе того, что мы наблюдаем», — объясняет Мэтью Стэндинг, научный сотрудник ЕКА, изучающий экзопланеты.

«WASP-76b находится в нескольких сотнях световых лет от нас — очень горячая газовая планета-гигант, на которой, вероятно, идет дождь из расплавленного железа. Несмотря на хаос, похоже, мы обнаружили потенциальные признаки глории. Это невероятно слабый сигнал».

Этот результат демонстрирует возможности миссии ЕКА «Хеопс» по обнаружению тонких, никогда ранее не наблюдавшихся явлений в далеких мирах.

Смоделированные виды явлений глории на Венере (слева) и Земле (справа) без учета каких-либо эффектов дымки или яркости фоновых облаков. Автор: C. Wilson/P. Laven, European Space Agency

Адская планета

WASP-76b — сверхгорячая планета, похожая на Юпитер. Хотя она на 10% менее массивна, чем наш полосатый родственник, она почти вдвое больше его. Находясь на орбите своей родительской звезды в двенадцать раз ближе, чем выжженный Меркурий вращается вокруг нашего Солнца, экзопланета «раздута» интенсивной радиацией.

С момента своего открытия в 2013 году WASP-76b оказалась под пристальным вниманием, и сложилась причудливо адская картина. Одна сторона планеты всегда обращена к Солнцу, температура достигает 2400°C. Здесь элементы, которые сформировали бы горные породы на Земле, тают и испаряются только для того, чтобы конденсироваться на немного более прохладной ночной стороне, создавая железные облака, из которых капает дождь из расплавленного железа.

Но ученые были озадачены очевидной асимметрией или шаткостью «конечностей» WASP-76b — ее самых отдаленных областей, видимых, когда она проходит перед своей родительской звездой.

Данные различных миссий ЕКА и НАСА, включая TESS, Хаббл и Спитцер, также были проанализированы в этом показательном исследовании, но именно когда Хеопс ЕКА и TESS НАСА работали вместе, начали появляться намеки на феномен глории.

Хеопс интенсивно следил за WASP-76b, когда она проходила перед и вокруг своей звезды, похожей на Солнце. После 23 наблюдений за три года данные показали удивительное увеличение количества света, исходящего от восточного «терминатора» планеты — границы, где ночь встречается с днем. Это позволило ученым распутать и ограничить происхождение сигнала.

«Это первый раз, когда такое резкое изменение было обнаружено в яркости экзопланеты, ее «фазовой кривой», — объясняет Оливье.

«Это открытие заставляет нас предположить, что это неожиданное свечение может быть вызвано сильным, локализованным и анизотропным (зависящим от направления) отражением — эффектом глории».

Комбинация глории в искусственных цветах, увиденная на Венере 24 июля 2011 года. Изображение состоит из трех изображений в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, полученных с камеры наблюдения за Венерой. Изображения были сделаны с интервалом в 10 секунд и из-за движения космического корабля не совпадают полностью. Если смотреть с космического корабля, находящегося на расстоянии 6000 км, ширина глории составляет 1200 км. Автор: ESA/MPS/DLR/IDA

Наслаждайтесь отражениями глории WASP-76b

Хотя эффект глории создает радужные узоры, это не одно и то же. Радуги образуются, когда солнечный свет проходит через одну среду с определенной плотностью в среду с другой плотностью (например, из воздуха в воду), что приводит к изгибу (преломлению) его пути. Различные длины волн изгибаются по-разному, заставляя белый свет разделяться на различные цвета и создавая знакомую округлую дугу радуги.

Глория же образуется, когда свет проходит между узкими отверстиями, например между каплями воды в облаках или тумане. Опять же, путь света искривляется (в данном случае преломляется), чаще всего создавая концентрические цветные кольца, а интерференция между световыми волнами создает узоры из ярких и темных колец.

Что будет означать первая широкая глория

Подтверждение эффекта глории будет означать наличие облаков, состоящих из капелек идеальной сферической формы, которые существуют не менее трех лет или постоянно пополняются. Чтобы такие облака сохранялись, температура атмосферы также должна быть стабильной с течением времени — это увлекательное и подробное представление о том, что может происходить на WASP-76b.

Важно отметить, что возможность обнаружить такие мельчайшие чудеса на таком расстоянии научит ученых и инженеров обнаруживать другие трудноразличимые, но важные явления. Например, солнечный свет, отражающийся от жидких озер и океанов, — необходимое условие обитаемости.

Великолепное доказательство на горизонте

«Необходимы дополнительные доказательства, чтобы убедительно сказать, что этот интригующий «дополнительный свет» — редкая глория», — объясняет Тереза Люфтингер, научный сотрудник предстоящей миссии ЕКА «Ариэль».

«Последующие наблюдения с помощью инструмента NIRSPEC на борту космического телескопа Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA могли бы помочь. Или предстоящая миссия ЕКА «Ариэль» могла бы доказать присутствие оптического эффекта. Мы могли бы даже найти более великолепно раскрывающие цвета, сияющие на других экзопланетах».

Оливье заключает: «Я участвовал в первом обнаружении асимметричного света, исходящего от этой странной планеты, и с тех пор меня очень интересовала причина. Потребовалось некоторое время, чтобы добраться сюда, и были моменты, когда я спрашивал себя: «Почему?» Вы настаиваете на этом? Возможно, лучше заняться чем-нибудь другим со своим временем». Но когда эта особенность появилась из данных, это было такое особенное чувство — особое удовлетворение, которое случается не каждый день».

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Больше информации: ODS Demangeon et al, Asymmetry in the upper atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-76 b, Astronomy & Astrophysics (2024). www.aanda.org/articles/aa/full … 0-23/aa48270-23.html

Источник: European Space Agency