Космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог международной команде астрономов составить метеорологический прогноз для далекой экзопланеты. Согласно прогнозу, небо в чужом мире будет затянуто густыми облаками, а скорость ветра составит 8000 км в час. Разумеется, этот газовый гигант не самое подходящее место для отпуска, но именно благодаря невероятным возможностям «Уэбба» в области изучения экзопланет, ученым удалось выяснить, что именно происходит в чужом мире.
Экзопланета, о которой идет речь, WASP-43 b (также известная как Astrolábos), была открыта в 2011 году в рамках проекта Wide Angle Search for Planets. По космическим меркам она находится недалеко, на расстоянии 280 световых лет в созвездии Секстанта. WASP-43 b относится к классу горячих Юпитеров - крупных газовых гигантов, обращающихся очень близко к своим звездам. Она совершает оборот по орбите своей звезды примерно за 0,8 земных дня. Поскольку она вращается очень близко к звезде (всего 4% орбиты Меркурия), WASP-43b является приливно-связанной с одной стороной и постоянно обращена палящему жару звезды WASP-43
Ранее за этой экзопланетой изучалась с помощью таких инструментов, как «Хаббл» и «Спитцер», однако «Уэбб» способен разглядеть гораздо больше деталей, чем любая из этих космических обсерваторий. По словам главного исследователя Тейлор Белл, предыдущие наблюдения «Хаббла» позволили отчетливо зафиксировать наличие водяного пара в атмосфере дневной стороны WASP-43b. В то же время данные «Хаббла» и «Спитцера» указывали на вероятность облачного покрова в ночной части экзопланеты. Однако для детального картирования температурных полей, распределения облаков, направлений и скоростей ветров, а также для получения исчерпывающей информации о составе атмосферы по всей поверхности требовались более точные и всеобъемлющие измерения, которые смог обеспечить только телескоп имени Джеймса Уэбба благодаря его передовым технологиям.
Тем не менее, даже «Уэбб» обычно не может получить прямое изображение экзопланет, поскольку они слишком малы и тусклы по сравнению со звездами, вокруг которых вращаются. Однако размер экзопланеты WASP-43 b и близость к ее звезде делают ее отличным кандидатом для спектроскопии фазовой кривой. Этот метод основан на измерении небольших изменений яркости по мере обращения планеты вокруг звезды. «Уэбб» видит Вселенную в инфракрасном диапазоне, а количество излучаемого объектом среднего инфракрасного света зависит от его температуры. Используя эти данные, команда астрономов смогла сделать выводы о температуре планеты и ее погодных условиях.
Исследователи измеряли температуру WASP-43 b каждые 10 секунд в течение одного дня, чего достаточно для полного оборота планеты вокруг звезды и даже больше. Данные показали, что дневная температура составляет почти 1250 Со, но ночная сторона значительно прохладнее — 600 Со. «Уэбб» также определил самую горячую точку на экзопланете, которая находится к востоку от области, получающей наибольшее количество солнечной радиации. Это потому, что сверхзвуковые ветры гонят тепло на восток. Ночная сторона покрыта плотными облаками, которые уступают место чистому небу на дневной стороне.
Орбита экзопланеты WASP-43 b. Автор: НАСА, ЕКА.
«Уэбб» фиксирует широкий спектр инфракрасного излучения от объектов, что позволило команде измерить концентрацию водяного пара и метана. Хотя водяной пар присутствует повсюду на WASP-43 b, метана там не обнаружено вовсе. Метан не сможет существовать на перегретой дневной стороне, но он должен присутствовать на более прохладной ночной стороне. Тот факт, что его там нет, предполагает, что ветры обдувают планету со скоростью более 8000 км в час. Это приводит к такой быстрой циркуляции газа, что любой образующийся метан быстро разрушается.
Телескоп «Уэбб» начал свою работу почти два года назад, и это далеко не первая необычная экзопланета, которую он обнаружил. В 2022 году он собрал первые данные об атмосфере другой экзопланеты, а совсем недавно обнаружил признаки потенциальной обитаемости на K2-18b. И у «Уэбба» все еще остается достаточно топлива на долгие годы вперед.