«Джеймс Уэбб» заметил асимметрию температур дневной и ночной сторон распухшего супернептуна

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил асимметрию температур на терминаторах на супернептуне WASP-107b. Ранее предполагалось, что для таких экзопланет подобного явления возникать не должно. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

По мере увеличения числа известных экзопланет интерес астрономов все больше смещается с поисков новых объектов на подробное исследование уже обнаруженных экзопланет, в том числе поиска и изучения их атмосфер. Для этих целей используется трансмиссионная спектроскопия, которая регистрирует спектр излучения родительской звезды, проходящий сквозь атмосферу экзопланеты во время события транзита, и содержит в себе информацию о содержании в атмосфере различных элементов и о свойствах ее структуры.

Группа астрономов во главе с Мэтью Мерфи (Matthew Murphy) из обсерватории Стюарда опубликовала результаты трансмиссионной спектроскопии атмосферы супернептуна WASP-107b в диапазоне длин волн от 2,5 до 4 микрометров при помощи прибора NIRCam «Джеймса Уэбба» во время события транзита экзопланеты 14 января 2023 года.

Система WASP-107 находится в 208 световых годах от Солнца и состоит из звезды спектрального класса K6 и, по крайней мере, двух экзопланет. WASP-107b ближе всего к звезде и обладает одной из самых малых объемных плотностей (в пять раз меньше, чем у Сатурна), обладая массой, сравнимой с Нептуном, и радиусом, сравнимым с Юпитером. Это короткопериодный супернептун с распухшей атмосферой, состоящей в основном из водорода и гелия, который не раз уже попадал в поле зрения ученых.

В текущей работе исследователей интересовала разница температур между дневной и ночной сторонами экзопланеты. WASP-107b находится в приливном захвате, обладая сторонами вечного дня и вечной ночи, и за перенос тепла на ночную сторону должны отвечать атмосферные потоки. При трансмиссионной спектроскопии часть звездного излучения на лимбе планеты пройходит сквозь зону терминатора, благодаря чему можно оценить разницу температур. Равновесная температура WASP-107b составляет 770 кельвинов, и предполагается, что для таких относительно холодных тел разница между перепадами температур на вечернем и утреннем терминаторах будет небольшой, в то время как для ультрагорячих (более двух тысяч кельвинов) экзопланет наблюдается явная асимметрия.

Однако в случае WASP-107b асимметрия перепада температур на терминаторах существует и не может объясняться погрешностями моделей или влиянием звезды. К настоящему моменту такое явление обнаружено еще для WASP-39b, который обладает равновесной температурой 1200 кельвинов. Разница температур на вечерней и утренней областях составляет около 10–23 процентов от равновесной температуры WASP-107b. Модели предсказывают, что глобальные циркуляционные процессы должны эффективно распределять тепло для таких планет. Таким образом, либо модели необходимо дорабатывать, либо WASP-107b уникальна сама по себе. За асимметрию могут быть ответственны различия в температуре и свойствах облаков на разных сторонах планеты.

А еще не так давно «Джеймс Уэбб» обнаружил самую горячую точку на ультрагорячем юпитере WASP-18b.