Екзопланета з надзвичайно ворожим обличчям — у зіниці телескопа VLT

Астрономи, котрі співпрацюють з Європейською південною обсерваторією в Чилі, досліджували дуже вороже життя, але також захоплюючий чужий світ, віддалений від Сонячної системи майже 640 світлових років за допомогою місцевого телескопа VLT (Very Large Telescope). На нього можуть вплинути умови та температури, які спричиняють, що на небо замість дощу йде дощ … краплі палаючого заліза.

Надзвичайно гаряча екзопланета WASP-76b була розташована деякий час тому, тому що в 2013 році, на відстані майже 640 світлових років від Землі, в районі сузір'я Риби — чотирнадцятого за величиною сузір'я північного неба, видно також з Польщі. Однак останнім часом вчені отримали нові можливості зібрати більше інформації про це — використовуючи новий спектрограф.

Батьківська зірка розглянутої екзопланети — це об'єкт WASP-76, наполовину масивніший від Сонця і має величину 9,5. Це означає, що ми не побачимо її неозброєним оком, але його можна досить легко зафіксувати за допомогою аматорських телескопів.

Сама екзопланета має розміри, подібні до Юпітера. Він обертається своєю зіркою на орбіті з дуже коротким радіусом, виконуючи один об'єкт всього за 1,81 день. Це одне лише спричиняє надзвичайно спекотні температури на планеті. Однак це ще не все, тому що планета обертається навколо своєї осі синхронно до орбіти навколо кола — у співвідношенні, близькому до 1: 1. Це означає, що вона піддається впливу своєї зірки, як це робить Місяць до Землі — завжди однакової поверхні.

Отже, день на WASP-76b характеризується справді інфернальними умовами. Результати вимірювань та спостережень свідчать про те, що температура на планеті може піднятися навіть вище 2400 градусів Цельсія, що є досить сильним для випаровування металів. Атмосферний газ, утворений таким чином, переміщуючись до більш прохолодних ділянок над темною стороною екзопланети, може конденсуватися і випадати як металевий дощ.

"Можна сказати, що ця планета дощить увечері, але це залізо", — пояснює Девід Еренрейх, професор Женевського університету в Швейцарії. Вчений є одним із авторів дослідження системи WASP-76, результати якого були опубліковані в журналі Nature на початку березня 2020 року.

На своїй щоденній стороні екзопланета отримує від Сонця в тисячі разів більше випромінювання, ніж Земля. Він настільки гарячий, що частинки діляться на атоми і метали, такі як залізо, випаровуються в атмосферу. Екстремальна різниця температур між стороною дня та ночі викликає бурхливі вітри, які переносять залізо з спекотного дня в сторону прохолоднішої ночі, де температура опускається до "всього" 1500 градусів Цельсія.

Конкретний чужий світ та його екстремальні явища спостерігали завдяки новому приладу, з'єднаному з телескопом VLT в Паранальній обсерваторії ESO в Чилі — точним спектрографом ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Спостереження. Для його випадку вперше була визначена міжнародна команда астрономів. хімічні зміни на дуже гарячій газовій планеті, включаючи сильний слід конденсації заліза на вечірній кордоні, що відокремлює денну сторону планети від нічної сторони.

"Спостереження показують, що запаси заліза рясніють в атмосфері спекотного дня WASP-76b", — каже Марія Роза Сапатеро Озоріо, астрофізик Центру астробіології в Мадриді та голова дослідницької команди ESPRESSO. "Частина цього заліза передається в нічну сторону завдяки обертанню планети та атмосферним вітром — там залізо зустрічається з набагато прохолоднішим середовищем, воно конденсується і падає", — додає він.

Зазначені результати були отримані під час перших наукових спостережень, проведених за допомогою ESPRESSO 2 вересня 2018 року. Потім вони були повторені майже через два місяці — 30 жовтня. За допомогою ESPRESSO астрономи спостерігали планету під час двох транзитів, тобто моменти переходу планети проти зірки. Завдяки отриманим даним про спектр випромінюваного випромінювання було визнано хімічний склад та характеристики атмосфери всієї планети.

Вимірювання проводив міжнародний науковий консорціум, який побудував прилад: команда з кількох десятків людей з Португалії, Італії, Швейцарії, Іспанії та ESO. Серед авторів публікації також є польська жінка Данута Сосновська з Женевського університету, яка працювала над проектом як ІТ-спеціаліст разом з астрономом Крістофом Ловісом та другим спеціалістом з ІТ-техніки Алексом Сеговією Міллою (вона брала участь у розробці та впровадженні модуля скорочення даних для інструменту ESPRESSO).

Вченим уже відомо понад 4000 екстрасолярних планет, які вже досить регулярно виявляють за допомогою різного наземного та орбітального обладнання, а також за допомогою різних методів. Самі планети також дуже різноманітні — їх характеристики, розміри, маса, періоди циркуляції та температури.

Джерело: ESO