Астрономы предсказали появление "солнечных собак" в атмосферах экзопланет

«Солнечные собаки» и 22-градусное гало над Виннипегом, Канада. Эти оптические явления возникают, когда ледяные кристаллы в атмосфере Земли выстраиваются определённым образом. Астрономы из Корнеллского университета предсказывают, что аналогичные эффекты могут появляться при взаимодействии звёздного света с кристаллами кварца в атмосферах экзопланет. Автор: Creative Commons

Ледяные кристаллы в атмосфере Земли иногда выстраиваются особым образом, создавая различные визуальные эффекты — от гало вокруг Луны до ярких пятен по бокам от Солнца (так называемых «солнечных собак») или радужных столбов над грозовыми облаками.

Астрономы из Корнеллского университета обнаружили, что аналогичные явления могут возникать в атмосферах экзопланет типа «горячий Юпитер» — газовых гигантов, которые находятся близко к своим звёздам. На экзопланете WASP-17b, где дуют ветра со скоростью 16 000 км/ч, частицы в облаках из кварца и других кристаллических минералов могут выстраиваться, создавая условия для поляризации света — подобно тому, как ледяные кристаллы взаимодействуют с солнечным светом на Земле.

«Так же, как выравнивание ледяных кристаллов в атмосфере Земли создаёт наблюдаемые явления, мы можем наблюдать выравнивание силикатных кристаллов в атмосферах горячих Юпитеров», — пояснил Элайджа Малленс, аспирант астрономии и соавтор исследования.

Исследование «Силикатные солнечные собаки: исследование эффектов направленности частиц в наблюдениях экзопланет» было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters. В нём Малленс и его соавтор Николь Льюис, доцент астрономии, предполагают, что в атмосфере WASP-17b ветры могут выравнивать силикатные кристаллы (механическое выравнивание), создавая оптические эффекты.

Кристаллические силикатные частицы, которые, как предполагается, образуются в атмосферах горячих Юпитеров, имеют вытянутую форму и взаимодействуют с механическими силами (например, ветром), что приводит к их ориентации. Автор: The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ade885

Идея механического выравнивания была предложена ещё в 1952 году профессором астрономии Корнеллского университета Томми Голдом для объяснения ориентации пыли в межзвёздной среде. Хотя эта теория не подтвердилась для межзвёздной пыли, она может работать для горячих Юпитеров с их сверхбыстрыми ветрами.

«Когда мы начали изучать атмосферы экзопланет, особенно горячих Юпитеров, я подумала: если там дуют ветра со скоростью 16 000 км/ч, частицы наверняка будут выравниваться», — отметила Льюис.

Исследователи использовали данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который в 2023 году обнаружил нанокристаллы кварца в облаках WASP-17b — горячего Юпитера в 1300 световых годах от Земли.

Кварцевые кристаллы на этой экзопланете чрезвычайно малы (10 нанометров в диаметре) и имеют вытянутую форму. В мощных ветрах они могут выстраиваться, как лодки на сильном течении.

Хотя напрямую сфотографировать WASP-17b невозможно из-за огромного расстояния, JWST позволяет изучать эти эффекты в инфракрасном диапазоне. Как отмечают учёные, если бы удалось получить оптическое изображение планеты, на нём можно было бы увидеть аналоги «солнечных собак».

Малленс планирует продолжить исследования ориентации частиц на WASP-17b — его предложение о дополнительных наблюдениях уже одобрено для JWST на следующий год.

Дополнительная информация: Elijah Mullens et al, Silicate Sundogs: Probing the Effects of Grain Directionality in Exoplanet Observations, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ade885