Вчені ідентифікували водяну пару в атмосфері надгарячого газового гіганта WASP-18 b і склали температурну карту планети, коли вона вислизнула позаду своєї зірки та знову з’явилася перед нею. Ця подія відома як вторинне затемнення. Вчені можуть зчитувати комбіноване світло від зірки та планети, а потім уточнювати вимірювання лише від зірки, коли планета рухається за нею.
Та сама сторона, відома як денна сторона, WASP-18 b завжди звернена до зірки, так само як та сама сторона Місяця завжди звернена до Землі. Карта температури, або яскравості, показує величезну зміну температури – до 1000 градусів – від найгарячішої точки навпроти зірки до термінатора, де денна та нічна сторони припливно-замкненої планети зустрічаються в постійних сутінках.
Екзопланета знаходиться на відстані 400 світлових років від Землі. Це надгарячий газовий гігант, у 10 разів масивніший за Юпітер. Рік для WASP-18 b, один оберт навколо своєї зірки (трохи більшої за наше Сонце), займає лише 23 години. Нічого подібного в нашій Сонячній системі немає.
Окрім наземних обсерваторій, WASP-18 b спостерігали космічні телескопи NASA Hubble, Chandra, TESS і Spitzer. Тепер астрономи подивилися за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба.
Детальна карта
«JWST дає нам чутливість для створення більш детальних карт гарячих планет-гігантів, таких як WASP-18 b, ніж будь-коли раніше. Це перший раз, коли планету було нанесено на карту за допомогою JWST, і дуже цікаво бачити, що деякі з прогнозованих нашими моделями, як-от різке падіння температури від точки на планеті, спрямованої прямо проти зірки, насправді видно в даних!» — сказала Меган Менсфілд, наукова співробітниця Сагана в Університеті Арізони та один із авторів статті, яка описує результати.
Команда склала карту градієнтів температури на денній стороні планети. Враховуючи, наскільки прохолодніше на планеті на термінаторі, ймовірно, щось заважає вітрам ефективно перерозподіляти тепло на нічну сторону. Але що саме впливає на вітри, досі залишається загадкою.
”Карта яскравості WASP-18 b показує відсутність східно-західних вітрів, що найкраще відповідає моделям з атмосферним опором. Одне з можливих пояснень полягає в тому, що ця планета має сильне магнітне поле, що було б захоплюючим відкриттям!», — зазначив співавтор Раян Челленер з Мічиганського університету.
Одне з тлумачень карти затемнення полягає в тому, що магнітні ефекти змушують вітри дути від екватора планети вгору над північним полюсом і вниз над південним полюсом, а не зі сходу на захід, як ми б очікували.
Дослідники зафіксували зміни температури на різних висотах шарів атмосфери планети газового гіганта. Вони бачили, як температура зростала з висотою, змінюючись на сотні градусів.
Ознаки води
Спектр атмосфери планети чітко показує численні невеликі, але точно виміряні водні структури, присутні незважаючи на екстремальні температури майже 2700 C. Вона настільки гаряча, що могла б розірвати більшість молекул води, тому її присутність все ще свідчить про надзвичайну чутливість Вебба до виявлення залишків води. Кількості, зареєстровані в атмосфері WASP-18 b, вказують на наявність водяної пари на різних висотах.
«Це було чудове відчуття вперше подивитися на спектр JWST WASP-18 b і побачити тонку, але точно виміряну сигнатуру води, — сказав Луї-Філіп Куломб, аспірант Монреальського університету та провідний автор. – Використовуючи такі вимірювання, ми зможемо виявити такі молекули для широкого кола планет у найближчі роки!»
Дослідники спостерігали за WASP-18 b протягом приблизно шести годин за допомогою одного з інструментів Вебба, камери ближнього інфрачервоного діапазону та безщілинного спектрографа (NIRISS), наданого Канадським космічним агентством.
«Оскільки характеристики води в цьому спектрі настільки тонкі, їх було важко ідентифікувати в попередніх спостереженнях. Це зробило справді захоплюючим нарешті побачити водні об’єкти за допомогою цих спостережень JWST, – зазначила Анджалі Пієтт, докторантка Інституту науки Карнегі та один з авторів нового дослідження.
Інтригуюча мета
Близькість як до зірки, так і до нас допомогла зробити WASP-18 b такою інтригуючою ціллю для вчених, як і її велика маса. WASP-18 b є одним із наймасивніших світів, атмосферу якого ми можемо дослідити. Ми хочемо знати, як такі планети утворюються і стають там, де вони є.
«Аналізуючи спектр WASP-18b, ми не тільки дізнаємося про різні молекули, які можна знайти в її атмосфері, але також про те, як вона утворилася. За нашими спостереженнями ми виявили, що склад WASP-18 b дуже схожий на склад його зірки, тобто він, швидше за все, утворився із залишків газу, який був присутній одразу після народження зірки, — резюмував Куломб. – Ці результати дуже цінні, щоб отримати чітке уявлення про те, як виникають такі дивні планети, як WASP-18 b, аналогів яких немає в нашій Сонячній системі».
