Издание университета штата Мэриленд сообщает, что у далекой экзопланеты класса «Горячий Юпитера» WASP-121b стратосфера настолько горячая, что в ней может вскипеть железо.

Также сообщается, что ученые нашли убедительные доказательства наличия стратосферы на огромной планете за пределами нашей Солнечной системы. Напомним, что стратосфера планеты — это слой атмосферы, температура в котором повышается (а не понижается, как обычно) с повышением высоты от поверхности — достаточно горячая, чтобы вскипятить железо. Экзопланета WASP-121b расположенная примерно в 900 световых годах от Земли, — это газовый гигант, обычно называемая «Горячим Юпитером».

Международная группа исследователей под руководством Эксетерского университета (Великобритания) при участии Мэрилендского университета (США) сделала новое открытие, наблюдая за свечением молекул воды в атмосфере WASP-121b с помощью космического телескопа «Хаббл» от NASA.

Предыдущие исследования, охватывающие последнее десятилетие, указали на возможные доказательства наличия стратосферы на других экзопланетах, но это первый случай обнаружения светящихся молекул воды — самый явный на сегодняшний день сигнал, указывающий на наличие стратосферы у экзопланеты.

«Когда речь идет о далеких экзопланетах, которые мы не можем видеть в таких же деталях, как другие планеты нашей Солнечной системы, нам приходится полагаться на косвенные методы для определения их структуры», — сказал Дрейк Деминг (Drake Deming), профессор астрономии в Университете штата Мэриленд и соавтор исследования. «Стратосфера WASP-121b настолько горячая, что может вызывать свечение водяного пара, что и легло в основу нашего анализа», – добавил он.

Для изучения стратосферы газового гиганта ученые использовали спектроскопию, чтобы проанализировать, как меняется яркость планеты на разных длинах волн света. При более низких температурах водяной пар блокирует свет. Но при более высоких температурах молекулы воды светятся.

Молекулы воды в атмосфере WASP-121b также испускают излучение, теряя энергию, но в форме инфракрасного света, который человеческий глаз не способен обнаружить. «Когда мы направили «Хаббл» на WASP-121b, мы увидели светящиеся молекулы воды, что говорит о наличии у планеты мощной стратосферы», — сказал Том Эванс (Tom Evans), научный сотрудник Эксетерского университета и ведущий автор исследования. 

Масса и радиус экзопланеты WASP-121b больше, чем у Юпитера, что делает ее гораздо более «пухлой». Экзопланета обращается вокруг своей звезды с периодом 1,3 дня, и два небесных тела находятся настолько близко друг к другу, насколько это возможно, чтобы гравитация звезды не разорвала планету на части. Эта близость также означает, что верхние слои атмосферы раскалены до 2500 градусов Цельсия — температуры, при которой железо находится в газообразном, а не твердом состоянии.

«Это новое исследование — неопровержимое доказательство, которое ученые искали, изучая горячие экзопланеты», — заявил профессор Дэвид Синг (David Sing), доцент кафедры астрофизики Эксетерского университета и соавтор исследования. «Мы обнаружили, что у этого горячего Юпитера есть стратосфера, характерная для большинства планет Солнечной системы».

Университетское издание напоминает, что в стратосфере Земли озон улавливает ультрафиолетовое излучение Солнца, что повышает температуру этого слоя атмосферы. Стратосферы есть и у других тел Солнечной системы — например, метан нагревает стратосферы Юпитера и спутника Сатурна Титана. На планетах Солнечной системы изменение температуры в стратосфере обычно составляет менее 100 градусов Цельсия.

Однако на экзопланете WASP-121b температура в стратосфере повышается на 1000 градусов Цельсия.

«Мы зафиксировали сильный рост температуры атмосферы WASP-121b на больших высотах, но пока не знаем, что является причиной этого резкого нагрева», — сказал Николай Николов (Nikolay Nikolov), соавтор и научный сотрудник Эксетерского университета. 

«Эта сверхгорячая экзопланета станет эталоном для наших атмосферных моделей и станет прекрасным объектом для наблюдений в эпоху Уэбба», — сказала Ханна Уэйкфорд (Hannah Wakeford), научный сотрудник Эксетерского университета и соавтор исследовательской работы.

Изображение: вид с экзопланеты в изображении художника Cade White, Unsplash