«Хаббл» нашел первую стратосферу за пределами Солнечной системы

Ученые нашли самое достоверное на сегодняшний день доказательство существования стратосферы на огромной планете вне нашей Солнечной системы. Температура атмосферы экзопланеты WASP-121b достаточна, чтобы закипело железо.

Международная команда исследователей под руководством ученых из Эксетерского университета (Великобритания) сделала новое открытие, наблюдая за светящимися водными молекулами в атмосфере WASP-121b при помощи космического телескопа «Хаббл».

Чтобы изучать стратосферу газового гиганта — слой атмосферы, где температура растет по мере увеличения высоты, — ученые использовали метод спектроскопии, который позволяет анализировать, как яркость планеты меняется при разных длинах волн.

Водяной пар в атмосфере планеты ведет себя предсказуемым образом, реагируя на разные длины волн света по-разному в зависимости от температуры воды. При более низкой температуре водяной пар в верхних слоях атмосферы планеты блокирует свет отдельных длин волн, которые исходят из более глубоких слоев в космос. Но при высокой температуре водяные молекулы в верхней части атмосферы при этих же длинах волн начинают светиться.

Феномен похож на то, что происходит во время фейерверков. Цвета залпов зависят от химикатов, выделяющих свет. Когда металлическая субстанция нагревается и испаряется, электроны переходят на более высокий энергетический уровень. В зависимости от материала, эти электроны выделяют свет в особых длинах волн, теряя энергию: натрий производит оранжево-желтый цвет, стронций — красный.
Водяные молекулы в атмосфере WASP-121b похожим образом отдают радиацию, когда теряют энергию, но это происходит в инфракрасном свете, который человеческий глаз не может увидеть.

WASP-121b, расположенный примерно в 900 световых годах от Земли, — газовый гигант, который называют «горячим Юпитером», хотя его масса и радиус больше, чем у Юпитера, что делает его намного более «пухлым». Экзопланета обходит свою родительскую звезду за 1,3 дня. Она так близко к звезде, что еще немного и разорвалась бы на части.

Эта близость означает, что верхняя часть атмосферы нагревается до невероятного значения — 2,5 тысячи градусов Цельсия. Это температура, при которой железо существует в газовой, а не в твердой форме.

В стратосфере Земли озон улавливает ультрафиолетовую радиацию от Солнца, которая повышает температуру этого слоя. У других тел Солнечной системы тоже есть стратосферы. Метан нагревает стратосферы Юпитера и сатурнианской луны Титана. У планет Солнечной системы повышение температуры в стратосфере обычно меньше 100 градусов Цельсия. Однако на WASP-121b температура в стратосфере поднимается на 1000 градусов Цельсия.

Оксид ванадия и оксид титана — возможные источники тепла, так как они поглощают звездный свет в видимых длинах волн, что похоже на то, как озон поглощает ультрафиолетовую радиацию. Эти соединения присутствуют только в самых жарких из «горячих Юпитеров», таких как WASP-121b, которым для сохранения в газовом состоянии требуется высокая температура.