Экзопланета на расстоянии 1360 световых лет находится так близко к своей звезде, что ее облака состоят из испарившейся породы.
Названный WASP-178b, он вращается вокруг WASP-178, молодой белой звезды, в два раза превышающей массу Солнца, на безумно короткой орбите всего 3,3 дня. В такой близости температура газового мира стремительно растет — настолько высокая, что он классифицируется как «сверхгорячий Юпитер», возможно, самый экстремальный тип экзопланеты, о которой мы знаем.
Новое исследование погоды в этом диком мире впервые выявило монооксид кремния (SiO) в атмосфере экзопланеты, что дало нам новое представление об этих действительно чужих мирах.
«У нас до сих пор нет хорошего понимания погоды в разных планетарных средах», — сказал астрофизик Дэвид Синг из Университета Джона Хопкинса.
«Когда вы смотрите на Землю, все наши прогнозы погоды по-прежнему точно настроены на то, что мы можем измерить. Но когда вы отправляетесь на далекую экзопланету, ваши способности к предсказанию ограничены, потому что вы не построили общую теорию о том, как все в атмосфере идет вместе и реагирует на экстремальные условия».
Горячие Юпитеры особенно интересны и созрели для изучения. Как следует из названия, эти миры — газовые гиганты, такие как Юпитер, но они также очень горячие, потому что находятся на очень близких орбитах со своими звездами — некоторые из них совершают оборот менее чем за день.
Они представляют собой интересную загадку: они не могли образоваться на своей нынешней орбите, потому что гравитация, радиация и сильный звездный ветер должны были удерживать газ от слипания. Однако на сегодняшний день обнаружено более 300 горячих юпитеров; астрономы считают, что они формируются дальше от своих звезд и мигрируют внутрь.
WASP-178b примерно в 1,4 раза больше массы Юпитера и примерно в 1,9 раза больше его размера. Набухшая от тепла своей звезды экзопланета достигает температуры 2450 градусов по Кельвину (2177 градусов по Цельсию, или 3950 градусов по Фаренгейту). Эта температура является оптимальной для обнаружения испарившегося силиката: теоретические исследования показали, что при температуре выше 2000 Кельвина можно обнаружить монооксид кремния.
Вот как. Экзопланета проходит между нами и своей звездой-хозяином. При каждом прохождении часть света звезды поглощается атомами в атмосфере экзопланеты; каждый элемент поглощает или излучает на разной длине волны, что означает, что его можно идентифицировать как сигнал в спектре света, полученного от звезды.
Как вы можете себе представить, сигнал абсолютно крошечный, но, суммируя транзиты, астрономы могут усилить спектр, чтобы получить читаемый сигнал. С помощью этого метода в атмосферах горячих юпитеров были обнаружены испаренные металлы, такие как титан, железо и магний.
Группа исследователей во главе с Сингом и его коллегой Джошем Лотрингером из Университета Юта-Вэлли использовала космический телескоп Хаббла, чтобы получить спектр WASP-178b, и обнаружили сигнал, не похожий ни на что, виденное ранее. По их анализу это оказались кремний и магний.
«SiO, в частности, ранее, насколько нам известно, не обнаруживался в экзопланетах, — писали они в своей статье, — но присутствие SiO в WASP-178b согласуется с теоретическими ожиданиями как доминирующие Si-содержащие частицы на высоких скоростях. температуры».
WASP-178b, как и все известные горячие юпитеры, приливно привязан к своей звезде. Это означает, что одна сторона постоянно обращена к звезде в постоянный день, а другая обращена в сторону в постоянную ночь. Это создает значительную разницу в температуре между двумя полушариями экзопланеты с вращающейся атмосферой, которая вращается между ними.
На ночной стороне экзопланеты может быть достаточно прохладно, чтобы пары конденсировались в облака, которые падают глубже в атмосферу, а затем возвращаются обратно на дневную сторону, где минералы снова испаряются.
Исследователи не смогли обнаружить никаких признаков этого конденсата на терминаторе WASP-178b, линии, отделяющей день от ночи. Но результаты предполагают, что монооксид кремния может присутствовать на других экзопланетах, для которых более заметны подробные наблюдения терминаторов, а именно на WASP-76b. Если на экзопланете присутствует каменный дождь, это может быть место, где его можно найти.
Результаты команды также показывают, что мы стали лучше заглядывать в таинственную атмосферу далеких миров. Это хороший знак для наблюдения за экзопланетами, которые меньше по размеру и более удалены от своих звезд.
«Если мы не сможем понять, что происходит на сверхгорячих Юпитерах, где у нас есть надежные надежные данные наблюдений, у нас не будет шанса выяснить, что происходит в более слабых спектрах при наблюдении экзопланет земной группы», — сказал Лотрингер.
«Это проверка наших методов, которая позволяет нам получить общее представление о физических свойствах, таких как образование облаков и структура атмосферы».