На тази екстремна екзопланета облаците са от метални изпарения и валят скъпоценни камъни

Условията на гигантска екзопланета, разположена на 855 светлинни години от нас, са толкова екстремни, че нейните облаци са изградени от изпарени метали, а когато вали, падат рубини и сапфири.

До това заключение стигат астрономи след изключително детайлен анализ на нейната атмосфера. Благодарение на това вече знаем условията и динамиките в постоянно обгърнатата от мрак страна на екзопланетата.

„Въпреки че до този момент са открити хиляди екзопланети, ние успяваме да изучим атмосферите на малка част от тях поради предизвикателното естество на наблюденията – казва астрономът Томас Микал-Евънс от астрономическия институт „Макс Планк“ в Германия. – Сега вече не правим просто изолирани кадри на конкретни региони от атмосферата на планетата, а ги изучаваме като 3D системи – такива, каквито са в действителност.“

Въпросната екзопланета е една от най-прословутите и добре изучени до момента. Тя се казва WASP-121 b и е открита за първи път през 2015 г. Това е газов гигант с маса, която е около 1,18 пъти по-голяма от тази на Юпитер. Освен това се намира в изключително близка орбита около своята звезда – обикаля я едва за 1,27 дни. Две години след като е открита WASP-121 b се превръща в първата екзопланета, в чиято стратосфера е открита вода.

Шансът обаче WASP-121 b да е обитаема е минимален. Заради въпросната близка орбита температурите варират от 1227 до 2727 градуса по Целзий.

Тъй като тази огромна екзопланета се намира толкова близо до своята звезда (WASP-121), тя попада в категорията горещи юпитери - газови гиганти, които се завъртат около звездата за по-малко от 10 дни. От почти 5000 екзопланети, потвърдени до момента, над 300 принадлежат към тази екстремна категория, но WASP-121 b се характеризира като "прототип" за свръхгорещи юпитери.

Освен това екзполанетата и нейната звезда са типичен пример за т.нар. синхронно въртене Това се случва, когато дадено орбитиращо тяло се завърта със същата скорост, с която се върти около друг обект. Това означава, че екзопланетата винаги е обърната с една конкретна страна към своята звезда – тя е обвита в изпепеляваща светлина. Другата пък тъне във вечен мрак. Предишни изследвания, извършени върху атмосферата на дневната страна на WASP 121 b, откриват изпарения от тежки метали.

Нощната страна обаче е малко по-трудна за проучване, тъй като е около 10 пъти по-тъмна от дневната. За да получат по-детайлна информация за цялата екзопланета, учените използват телескопа „Хъбъл“, за да наблюдават две пълни орбити на WASP-121 b. Впоследствие сливат данните от наблюденията върху дневната и нощната страна и получават една по-цялостна картина върху атмосферата на екзопланетата.

Този детайлен и променящ се спектър на светлината позволява на специалистите да наблюдават и реконструират за първи път пълния воден цикъл на планетата.

„Видяхме тази водна характеристика и картографирахме как е променя в различните части от орбитата на планетата”, обяснява Микал-Еванс.

На Земята водата преминава в различни фази – течна, изпарения, лед. На WASP-121 b (дори на нощната страна) температурите са толкова високи, че водата не може да съществува нито в течна, нито в твърда фаза. Вместо това на дневната страна, където температурите надвишават 2727 келвина, загубата на енергия от водните молекули ги кара да сияят в инфрачервени дължини на вълната. Температурата може дори да ги накара да се разпаднат и да се разделят на водород и кислород.

Нощната страна е доста по-студена, макар че по земните стандарти и там е изпепеляваща жега – най-ниско градусите падат до 1227 келвина. Тази екстремна температурна разлика между двете полукълба създава постоянна разлика в налягането, която генерира екстремно западни ветрове, обхващащи екзопланетата и помитащи водните молекули и атомите.

„Тези ветрове са много по-бързи от нашите струйни течения и вероятно могат да придвижат облаци из цялата планета за около 20 часа“, казва астрофизикът Тансу Дейлан от Масачузетския технологичен институт.

Когато тези ветрове достигнат нощната страна на WASP-121 b, температурите са достатъчно ниски, че водата отново се превръща в пара. След това тя пак се озовава от дневната страна.

Водата обаче не се кондензира отново в облаци. Вместо това изследователският екип показва, че температурите на нощната страна са достатъчно ниски, че да могат да се образуват облаци от металите, които вече сме засичали в атмосферата на WASP-121 b. А именно – ванадий, желязо, хром, калций, натрий, магнезий и никел. Но не и титан или алуминий. Екипът вярва, че тези елементи вероятно се кондензират и пропадат надълбоко в атмосферата на екзопланетата, където не можем да ги засечем. Там алуминият вероятно се комбинира с кислород, за да образува минерала корунд – кристалната форма на алуминиевия оксид. Когато корундът тук на земята се смеси със следи от други метали, като например ванадий, желязо хром или титан, той образува рубини и сапфири. Това означава, че на WASP-181 b вероятно валят скъпоценни камъни (както и на Нептун и Уран, впрочем). Така или иначе, няма как да ги добавяме, но WASP-181 b е прекрасен пример за невероятното разнообразие от светове във Вселената.

Изследването е публикувано в Nature Astronomy.

Източник: Science Alert