Призрачные сияния экзопланет: кристаллы кварца и ветра-ураганы в далеких мирах
Красивые небесные явления — светящиеся ореолы вокруг Луны или яркие пятна рядом с Солнцем — больше не считаются уникальными для Земли. Согласно новому исследованию, подобные оптические эффекты могут возникать и на планетах, удаленных от нас на тысячи световых лет.
В исследовании, опубликованном 21 июля в журнале The Astrophysical Journal Letters, астрономы Корнеллского университета (США) предположили, что в атмосфере газового гиганта WASP-17b, расположенного в 1 300 световых годах от Земли, могут появляться мерцающие световые эффекты. Обнаруженный в 2009 году, WASP-17b относится к классу «горячих юпитеров» — планет, которые обращаются чрезвычайно близко к своим звездам. Из-за этого температура на них достигает экстремальных значений, а скорость ветров в их атмосферах превышает 16 000 км/ч.
Алмазные вихри в небе.
Ученые считают, что мощные ветра WASP-17b способны упорядочивать нанокристаллы кварца в верхних слоях атмосферы. На Земле аналогичный процесс происходит с ледяными кристаллами, формирующими гало и солнечных «собак» — радужных столбов света. «Если бы мы смогли сфотографировать WASP-17b в оптическом диапазоне, мы бы наблюдали подобные световые явления», — отмечает соавтор работы Никол Льюис, профессор астрономии Корнеллского университета.
Кристаллы кварца, ответственные за эти эффекты, имеют размер около 1 нанометра — 10 000 таких частиц поместились бы в толщине человеческого волоса. Под действием сверхзвуковых ветров они выравниваются, как крошечные кораблики, плывущие в одном направлении. «Этот процесс механического выравнивания был предложен еще в 1950-х для объяснения поведения межзвездной пыли, но на WASP-17b он работает иначе», — поясняет ведущий автор исследования Элайджа Малленс.
В поисках света сквозь туман.
Напрямую увидеть такие явления на WASP-17b невозможно из-за огромного расстояния. Однако данные космического телескопа James Webb (JWST) позволяют ученым анализировать состав и динамику атмосферы экзопланет. В 2023 году команда Джеймса Уэбба уже обнаружила в облаках WASP-17b кварцевые нанокристаллы — неожиданная находка, так как кварц редко связывают с атмосферами газовых гигантов.
Моделирование, проведенное Малленсом и Льюис, показало: даже слабое выравнивание частиц заметно меняет характер отраженного света. «Скорость ветра здесь играет ключевую роль. Даже если кристаллы отклоняются от направления ветра или ориентируются под действием электрических полей, их влияние на свет остается значительным», — добавляют исследователи.
Загадки горячих юпитеров.
WASP-17b — экстремальный мир: год на ней длится всего 3.7 земных дня, а температура атмосферы превышает 1 500°C. Но именно такие условия делают планету идеальной «лабораторией» для изучения динамики атмосфер. В ближайший год Малленс планирует использовать новый цикл наблюдений JWST, чтобы глубже изучить выравнивание частиц. «Эти световые эффекты не просто красивы — они несут информацию о том, как атмосферные процессы формируют облака, распределяют тепло и даже влияют на климат далеких миров», — подчеркивает он.
Перспективы.
Открытие кварцевых сияний может перевернуть представление о разнообразии экзопланетных атмосфер. Подобные явления могут существовать и на других горячих юпитерах, а также на суперземлях с активными атмосферными циклами. Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения помогут создать универсальные модели, предсказывающие оптические аномалии на планетах с разным составом и климатом.
Пока мы не можем увидеть «солнечных собак» на WASP-17b, но благодаря JWST и компьютерному моделированию ученые приближаются к разгадке атмосферных тайн далеких миров. Возможно, однажды человечество получит инструменты, способные запечатлеть эти призрачные сияния — послания из глубин Вселенной.
