Благодаря объединению данных со спутника ЕКА CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) и других миссий ЕКА и НАСА впервые были обнаружены возможные признаки эффекта Глории на планете за пределами нашей Солнечной системы: WASP-76b, сверхгорячем газовом гиганте, удаленном от нас на 637 световых лет.
Это оптическое явление создает цветные концентрические кольца света, которые возникают только при особых условиях. Часто наблюдаемый на Земле, этот эффект лишь однажды был замечен на другой планете, Венере. Если это подтвердится, то первая внесолнечная «глория» позволит больше узнать о природе этой загадочной экзопланеты и других подобных ей.
Странный адский мир и неожиданное сияние
WASP-76b — ультрагорячая планета, на 10 процентов менее массивная, чем Юпитер, но почти в два раза больше. Она движется по очень узкой орбите вокруг своей звезды-хозяина, в двенадцать раз ближе, чем Меркурий в Солнечной системе, и раздувается от интенсивного излучения, которое постоянно получает.
С момента открытия в 2013 году WASP-76b была подвергнута тщательному изучению, и в результате сложилась совершенно адская картина. Одна сторона планеты всегда обращена к своей звезде и достигает температуры 2400° по Цельсию. Здесь плавятся и испаряются элементы, из которых на Земле состоят горные породы, а на чуть более прохладной ночной стороне они конденсируются, образуя облака, в которых капает расплавленное железо.
Однако, что поразило ученых, так это очевидная нестабильность во внешних областях атмосферы, когда она проходила перед звездой-хозяином. Об этом свидетельствуют данные нескольких миссий ЕКА и НАСА, включая TESS, «Хаббл» и «Спитцер». Но именно CHEOPS сыграл решающую роль.
Спутник ЕКА вел интенсивное наблюдение за WASP-76b во время ее транзита перед и вокруг звезды WASP-76, похожей на Солнце. После 23 наблюдений в течение трех лет данные показали удивительное увеличение количества света, исходящего от восточного терминатора планеты — границы между дневной и ночной сторонами. Это позволило ученым распутать и ограничить происхождение сигнала: очень слабого, но приводящего к гипотезе, что неожиданное свечение вызвано сильным, локализованным и анизотропным отражением — эффектом глории.
Что такое эффект глория?
Эффект глория возникает, когда свет проходит через узкое отверстие, например, между капельками воды в облаках или тумане. При этом путь света искривляется (правильный термин — дифракция), создавая концентрические кольца цвета. Интерференция между световыми волнами создает чередующиеся узоры из светлых и темных колец.
Это редко наблюдаемое явление, даже на Земле. Поскольку оно видно в направлении, противоположном Солнцу, то чаще всего его можно наблюдать в полете. В этом случае сияние окружает тень, отбрасываемую самолетом на облака.
Это явление очень похоже на радугу, но это не одно и то же. На самом деле радуга образуется, когда солнечный свет проходит через среду с определенной плотностью в среду с другой плотностью, например, из воздуха в воду, что приводит к его преломлению на своем пути. Различные длины волн изгибаются в разной степени, в результате чего белый свет распадается на различные цвета и образует знакомую круговую дугу радуги.
До сих пор этот эффект никогда не наблюдался за пределами нашей Солнечной системы. Причина в том, что он требует особых условий: необходимы атмосферные частицы почти идеально сферической формы, абсолютно однородные и достаточно стабильные, чтобы их можно было наблюдать в течение длительного времени. Близкая к планете звезда должна светить прямо на нее, а наблюдатель должен находиться в правильной ориентации.
Что значит обнаружить его на внесолнечной планете?
Подтверждение эффекта глории означало бы наличие облаков, состоящих из идеально сферических капель воды, которые держатся не менее трех лет или постоянно обновляются. Чтобы такие облака сохранялись, температура атмосферы также должна быть стабильной в течение долгого времени: увлекательный и детальный взгляд на то, что может произойти с WASP-76b.
Возможность обнаружить такие далекие маленькие чудеса, несомненно, научит ученых и инженеров обнаруживать другие явления, которые очень сложно засечь. Например, солнечный свет, отражающийся от озер и жидких океанов, что является обязательным условием обитаемости далекого мира.
Для окончательного подтверждения открытия потребуются дополнительные исследования. Эти последующие наблюдения могут быть проведены прибором NIRSpec на борту космического телескопа Джеймса Уэбба. Или предстоящая миссия ЕКА «Ариэль».
С исследованием, опубликованным в журнале Astronomy & Astrophysics, можно ознакомиться здесь.
