JWST раскрывает редкую экзотическую атмосферу сверхгорячего Нептуна LTT 9779 b

Долготный переход LTT 9779 b от облачного к безоблачному. Автор: Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02488-9

Международная группа исследователей, включая доктора Джейка Тейлора с физического факультета Оксфордского университета, использовала космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для изучения экзотической атмосферы LTT 9779 b, редкого «сверхгорячего Нептуна». Результаты опубликованы 25 февраля в журнале Nature Astronomy.

Исследование предлагает новые сведения об экстремальных погодных условиях и атмосферных свойствах этой увлекательной экзопланеты LTT 9779 b, которая находится в так называемой пустыне горячего Нептуна, категории планет, где, как известно, существует исключительно мало таких планет. В то время как гигантские планеты, вращающиеся очень близко к своим родительским звездам — часто называемые горячими Юпитерами — обычно обнаруживаются с помощью современных методов поиска экзопланет, сверхгорячие Нептуны, такие как LTT 9779 b, остаются на удивление редкими.

«Найти планету такого размера так близко к своей звезде — это как найти снежок, который не растаял в огне», — говорит аспирант Луи-Филипп Куломб из Института исследований экзопланет имени Тротье (IREx) Монреальского университета, который руководил исследованием. «Это свидетельство разнообразия планетных систем и открывает окно в то, как планеты развиваются в экстремальных условиях».

Уникальная лаборатория инопланетной погоды

Совершая оборот вокруг своей звезды менее чем за день, LTT 9779 b подвергается воздействию обжигающих температур, достигающих почти 2000°C на дневной стороне. Планета находится в приливном захвате (подобно Луне Земли), что означает, что одна ее сторона постоянно обращена к звезде, а другая остается в вечной темноте.

Несмотря на такие крайности, команда обнаружила, что дневная сторона планеты принимает отражающие облака на ее более холодном западном полушарии, создавая разительный контраст с более жаркой восточной стороной. «Эта планета представляет собой уникальную лабораторию для понимания того, как облака и перенос тепла взаимодействуют в атмосферах сильно облученных миров», — говорит Куломб.

Доктор Тейлор из Оксфордского университета работал вместе с Куломбом над анализом данных. Ранее пара провела первоначальный анализ атмосферного спектра планеты, результаты которого были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters в 2024 году: «Наше первоначальное исследование спектра пропускания намекнуло на необходимость высотных облаков для объяснения наблюдений; наше последнее исследование подтверждает существование этих облаков», — объясняет он.

Анализ команды, проведенный с использованием JWST в рамках программы гарантированного наблюдения NEAT (NIRISS Exploration of Atmospheric Diversity of Transiting Exoplanets), выявил асимметрию в отражательной способности дневной стороны планеты. Команда предположила, что неравномерное распределение тепла и облаков обусловлено мощными ветрами, которые переносят тепло по планете. Эти результаты помогают уточнить модели, описывающие перенос тепла по планете и образование облаков в атмосферах экзопланет, помогая преодолеть разрыв между теорией и наблюдением.

Картографирование атмосферы сверхгорячего Нептуна

Исследовательская группа подробно изучила атмосферу, проанализировав как тепло, излучаемое планетой, так и свет, который она отражает от своей звезды. Чтобы создать более четкую картину, они наблюдали планету в нескольких положениях на ее орбите и анализировали ее свойства в каждой фазе по отдельности. Они обнаружили облака, состоящие из материалов, таких как силикатные минералы, которые образуются на немного более холодной западной стороне дневной стороны планеты. Эти отражающие облака помогают объяснить, почему эта планета такая яркая в видимых длинах волн, отражая большую часть света звезды.

Объединив этот отраженный свет с тепловыми выбросами, команда смогла создать подробную модель атмосферы планеты. Их выводы выявили тонкий баланс между интенсивным теплом от звезды и способностью планеты перераспределять энергию. Исследование также обнаружило водяной пар в атмосфере, что дало важные подсказки о составе планеты и процессах, которые управляют ее экстремальной средой.

«Благодаря детальному моделированию атмосферы LTT 9779 b мы начинаем понимать процессы, определяющие ее инопланетные погодные условия», — объясняет профессор Бьёрн Беннеке, соавтор исследования и научный руководитель Куломба.

Значение для науки об экзопланетах

Эта редкая планетная система продолжает бросать вызов пониманию учеными того, как планеты формируются, мигрируют и выживают перед лицом неумолимых звездных сил. Отражающие облака планеты и высокая металличность могут пролить свет на то, как развиваются атмосферы в экстремальных условиях. LTT 9779 b — замечательная лаборатория для изучения этих вопросов, предлагающая понимание более широких процессов, формирующих архитектуру планетарных систем по всей галактике.

«Эти результаты дают нам новый взгляд на понимание динамики атмосферы на меньших газовых гигантах», — говорит Куломб. «Это только начало того, что JWST раскроет об этих захватывающих мирах».

Для всестороннего изучения этих редких планетных систем используются и другие инструменты: «Мы еще не закончили собирать информацию об этой планете», — заключает доктор Тейлор. «В настоящее время мы используем наблюдения с космического телескопа Хаббл и Очень Большого Телескопа, чтобы более подробно изучить структуру дневных облаков и узнать как можно больше».

Больше информации: Louis-Philippe Coulombe et al, Highly reflective white clouds on the western dayside of an exo-Neptune, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02488-9

Источник: University of Oxford