На горячем юпитере выпал снег из оксида титана

Астрономы пришли к выводу, что на планете Kepler-13A b в 1730 световых годах от Земли идет снег из оксида титана и оксида ванадия. Моделирование показало, что это явление наблюдается только на ночной стороне небесного тела, где падающие снежинки попадают в «холодную ловушку». Статья вышла в журнале The Astronomical Journal.

Планета Kepler-13A b в созвездии Лиры была открыта учеными в 2011 году. Она относится к классу горячих юпитеров, и ее масса почти в три тысячи раз больше, чем у Земли. Из-за того, что планета находится слишком близко к своей материнской звезде, она всегда обращена к ней «лицом» — это называется приливным захватом. В результате дневная сторона планеты разогревается до очень высоких температур, порядка 2,75 тысяч кельвинов. При этом ночная сторона Kepler-13A b всегда остается холодной, и там, как выяснили ученые, идет оксид-титановый снег.

Известно, что температура атмосферы Земли по мере увеличения высоты снижается неоднородно. В стратосфере существует область инверсии, где температура, наоборот, начинает повышаться, прежде чем снова продолжить падать на больших высотах. То же справедливо и для горячих юпитеров, чья дневная сторона разогрета более, чем до 2,5 тысяч кельвинов. Считается, что в газовой оболочке этих планет присутствует оксид титана (TiO, не путать с диоксидом титана TiO₂ — главным компонентом солнцезащитного крема) и оксид ванадия (II), которые поглощают свет от материнской звезды, а затем переизлучают его, нагревая окружающее пространство. Однако выяснилось, что атмосфера Kepler-13A b остывает однородно — это нетипично для данного класса экзопланет.

Авторы работы вели наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью камеры Wide Field Camera 3 на космическом телескопе «Хаббл». Кроме того, они использовали данные космического телескопа «Кеплер». В итоге, ученым не удалось обнаружить признаков температурной инверсии, которая должна была бы наблюдаться в газовой оболочке Kepler-13A b.

Исследователи построили модель, которая объясняет поведение атмосферы планеты. Выяснилось, что оксид титана, вероятнее всего, находится в холодной ловушке на ночной стороне. Сильные ветры на Kepler-13A b переносят газообразное вещество из одной части планеты в другую. Когда оксид титана и оксид ванадия попадают на ночную сторону, то они кристаллизуются и собираются в облака. Мощная гравитация небесного тела — в шесть раз больше, чем у Юпитера — притягивает необычный снег, заставляя его опускаться в нижние слои атмосферы. Там он попадает в холодную ловушку, которая удерживает его на темной половине планеты.

Наблюдения ученых говорят в пользу теории о том, что гравитация горячих приливно захваченных планет может создавать вертикальные холодные ловушки. «Вероятно, на большинстве известных горячих юпитерах тоже выпадают осадки, однако сила притяжения этих гигантов не так велика, как у Kepler-13A b. Оксид-титановый снег не попадает в нижние слои атмосферы и переносится обратно на дневную сторону, где испаряется и снова превращается в газ», — комментирует один из авторов работы.

«Холодные ловушки» встречаются и в Солнечной системе, правда они относятся к другому типу. На карликовой планете Церере — это кратеры, в которых, как считают ученые, спрятаны залежи водяного льда. Похожие «холодные ловушки» также можно найти вблизи полюсов Луны.