Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) вновь оказался в центре внимания научного сообщества. На этот раз астрономы использовали его возможности для длительного наблюдения за экзопланетой WASP-121b, которая давно привлекала внимание необычными атмосферными явлениями. В результате удалось зафиксировать не только утечку атмосферы, но и обнаружить две протяжённые гелиевые структуры, уходящие в космос на десятки радиусов самой планеты.
WASP-121b — так называемый ультрагорячий юпитер, вращающийся вокруг своей звезды всего за 1,275 дня. Его масса превышает массу Юпитера, а радиус почти вдвое больше. Температура на поверхности достигает 2350 кельвин, что делает атмосферу планеты крайне нестабильной и подверженной мощному воздействию излучения звезды. Именно это и стало причиной образования необычных хвостов, которые теперь удалось подробно рассмотреть.
В течение почти 37 часов телескоп фиксировал изменения в спектре, связанные с поглощением гелия. Такой длительный период наблюдений позволил учёным проследить динамику утечки атмосферы не только во время транзита планеты по диску звезды, но и в другие моменты её орбиты. Это стало настоящим прорывом для исследований экзопланетных атмосфер.
Атмосферные потоки
Анализ данных показал, что у WASP-121b формируются сразу два гелиевых потока. Первый — ведущий, появляется впереди планеты и отличается быстрым нарастанием плотности. Учёные предполагают, что часть этого газа может даже возвращаться к звезде, начиная аккрецию в районе четвёртой точки Лагранжа. Второй поток, ведомый, тянется позади экзопланеты и постепенно рассеивается под действием звёздного ветра.
Между этими потоками располагается сама планета с необычайно раздутой термосферой. Атмосфера настолько расширена, что выходит за пределы полости Роша, что свидетельствует о сильнейших приливных взаимодействиях между WASP-121b и её звездой. Подобные явления ранее наблюдались лишь фрагментарно, но теперь удалось получить полную картину происходящего.
Длина гелиевых хвостов поражает воображение — они простираются на 107 радиусов экзопланеты, что эквивалентно примерно 0,1 астрономической единицы. Это расстояние сравнимо с расстоянием от Земли до Солнца, что подчеркивает масштаб происходящих процессов.
Гидродинамические процессы
Причиной столь мощной утечки атмосферы стала гидродинамическая диссипация, вызванная экстремальным нагревом и приливными силами. Подобные процессы приводят к тому, что не только лёгкие элементы, такие как водород и гелий, но и более тяжёлые вещества, включая щелочные металлы, покидают атмосферу планеты и уносятся в межзвёздное пространство.
Ранее WASP-121b уже становилась объектом пристального изучения. В её атмосфере были обнаружены стратосфера, облака из титаната кальция и даже монооксид кремния. Однако столь детальное исследование структуры атмосферных потоков стало возможным только благодаря уникальным возможностям «Джеймса Уэбба» и длительности наблюдений.
Полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на эволюцию экзопланет, находящихся вблизи своих звёзд. Они также объясняют, почему некоторые планеты теряют значительную часть своей атмосферы и приобретают необычные характеристики, отличающие их от привычных нам газовых гигантов.
Новые горизонты
Открытие сложной системы гелиевых хвостов у WASP-121b стало важным шагом в понимании процессов, происходящих на экзопланетах с экстремальными условиями. Теперь астрономы могут не только фиксировать сам факт утечки атмосферы, но и анализировать её структуру, скорость и состав. Это открывает новые возможности для поиска и изучения других подобных объектов в нашей галактике.
В ближайшие годы планируется продолжить наблюдения за WASP-121b и другими ультрагорячими юпитерами. Учёные надеются, что новые данные помогут уточнить механизмы образования хвостов и их влияние на дальнейшую судьбу экзопланет. Кроме того, подобные исследования могут пролить свет на происхождение статистических аномалий в распределении экзопланет по массе и радиусу.
Вопросы остаются: как долго планета сможет удерживать хотя бы часть своей атмосферы? Какие ещё элементы могут быть обнаружены в её хвостах? Ответы на эти загадки, возможно, появятся уже в ближайшем будущем.
Испанский след
Стоит отметить, что в международной команде исследователей, работавших с данными «Джеймса Уэбба», принимали участие и испанские астрономы. Их вклад оказался значимым для интерпретации спектральных данных и построения моделей атмосферных потоков. Испания продолжает укреплять свои позиции в области космических исследований, участвуя в самых передовых проектах современности.
В последние годы испанские обсерватории и научные центры активно сотрудничают с ведущими мировыми агентствами, что позволяет специалистам из страны быть на передовой астрономических открытий. WASP-121b — лишь один из примеров, когда испанские учёные оказываются в числе авторов громких публикаций.
Подобные успехи стимулируют развитие науки в Испании и привлекают внимание молодых специалистов к астрономии и космическим технологиям. В будущем можно ожидать новых открытий, в которых испанские исследователи сыграют ключевую роль.
Если Вы не знали, космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) — это крупнейший и самый современный инфракрасный телескоп, запущенный в 2021 году международным консорциумом, в который входят NASA, ESA и Канадское космическое агентство. Его основная задача — изучение ранней Вселенной, экзопланет и процессов формирования звёзд и галактик. Благодаря уникальным инструментам, «Джеймс Уэбб» позволяет получать данные, недоступные другим обсерваториям, и открывает новые горизонты для астрономии. Испанские учёные регулярно участвуют в проектах, связанных с этим телескопом, и вносят значительный вклад в интерпретацию полученных результатов.
