Сиянието на екзопланета може да бъде причинено от звездна светлина, отразяваща се от течно желязо

Съществуват ли дъги в далечни светове? Много явления, които се случват на Земята – като дъжд, урагани и полярно сияние – се случват и на други планети в нашата слънчева система, ако условията са подходящи. Сега имаме доказателства извън нашата слънчева система, че една особено екзотична екзопланета може да показва нещо близко до дъга.

Появява се в небето под формата на ореол от цветове, феномен, наречен „слава“, който възниква, когато светлината удари облаци, направени от хомогенна материя под формата на сферични капчици. Това може да е обяснението на мистерията, свързана с наблюдението на екзопланетата WASP-76B. Планетата, изгарящ газов гигант, изложен на дъждове от разтопено желязо, също беше наблюдавано, че има повече светлина в източния си край (линия, използвана за разделяне на дневната страна от нощната страна), отколкото в западния й край. Защо е имало повече светлина от едната страна на планетата?

След като го забелязаха с помощта на космическия телескоп CHEOPS и след това комбинираха това с предишни наблюдения от Hubble, Spitzer и TESS, екип от изследователи от Европейската космическа агенция и университета в Берн в Швейцария сега смятат, че най-вероятната причина за допълнителната светлина е слава. .

Виждайки светлината

В продължение на три години CHEOPS направи 23 наблюдения на WASP-76B във видима и инфрачервена светлина. Те включват Фазови кривитранзит и Вторично затъмнение. Фазовите криви са непрекъснати наблюдения, които проследяват пълната революция на планетата и показват промени в нейната фаза или частта от осветената й страна, обърната към телескопа. Телескопът може да вижда повече или по-малко от тази страна, докато планетата обикаля около звездата си. Фазовите криви могат да определят промяната в общата яркост на планета и звезда, докато планетата се върти.

Вторично затъмнение възниква, когато планета премине зад своята звезда-домакин и я затъмни. Светлината, наблюдавана по време на това затъмнение, може по-късно да се сравни с общата светлина преди и след окултацията, за да ни даде представа за светлината, отразена от планетата. Горещи юпитери като WASP-76B обикновено се наблюдават чрез вторични затъмнения.

Наблюденията на фазовата крива могат да продължат, докато планетата окултира своята звезда. Докато наблюдаваше фазовата крива на WASP-76B, CHEOPS видя излишък от прееклиптична светлина от нощната му страна. Това се наблюдава и във фазовата крива на TESS и вторичните наблюдения на затъмненията, направени преди това.

Краят на дъгата?

Едно от предимствата на WASP-76b е, че това е много горещ Юпитер, така че поне дневната му страна няма облаци и мъгла, които често закриват атмосферата на горещи и студени Юпитери. Това прави откриването на атмосферни емисии много по-лесно. Вече забелязахме асиметрия в съдържанието на желязо между страната в края на деня и страната на нощта, която беше открита през Предишно проучване, правейки планетата особено интересна. Нямаше толкова много газообразно желязо в горната атмосфера на дневния край в сравнение с нощния край. Това вероятно се дължи на дъжд от желязо от дневната страна на WASP-76b, което след това се кондензира, за да образува железни облаци от нощната страна.

Наблюденията на Хъбъл показват, че термична инверсия – когато въздухът близо до повърхността на планетата започне да се охлажда – се случва от нощната страна. Охлаждането от тази страна би накарало желязото, което преди това се е кондензирало в облаци, валяло през деня и след това се изпарило от интензивната топлина, за да кондензира отново. Капчици течно желязо могат да образуват облаци.

Тези облаци са от решаващо значение, защото светлината от звездата-домакин, отразяваща се от капчиците в тези облаци, може да създаде ефекта на слава.

„Обясняването на наблюдението с ефект на слава би изисквало сферични капчици аерозол и силно отразяващи облаци със сферична форма в източното полукълбо на планетата“, казаха изследователите в статия, публикувана наскоро в списание Astronomy and Astrophysics.

Извънземна слава е била виждана и преди. Известно е също, че се образуват в облаци Венера. Точно като WASP-76b, повече светлина преди затъмнението е наблюдавана на Венера, така че докато славата е доста ясна за екзопланетата, бъдещи наблюдения с помощта на по-мощен телескоп биха могли да помогнат да се определи колко подобен е феноменът на WASP-76 на съществуващия на нашата планета. Венера. Ако съвпадат, това ще бъде първата слава, наблюдавана някога на екзопланета.

Ако бъдещите изследвания намерят конкретен начин да разберем дали това наистина работи, тези явления биха могли да ни кажат повече за атмосферния състав на екзопланетите, в зависимост от видовете елементи или молекули, които светлината отразява. Те дори могат да се откажат от присъствието на вода, което може да означава обитаемост. Въпреки че предполагаемата слава на WASP-76b не е категорично доказана, това не е нищо друго освен дъга в тъмнината.

Астрономия и астрофизика, 2024 г. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270