Czy tęcze istnieją na odległych światach? Wiele zjawisk zachodzących na Ziemi – takich jak deszcze, huragany i zorze polarne – występuje również na innych planetach naszego Układu Słonecznego, jeśli są odpowiednie warunki. Teraz mamy dowody spoza naszego Układu Słonecznego, że jedna szczególnie egzotyczna egzoplaneta może wykazywać coś przypominającego tęczę.
Pojawia się na niebie w postaci barwnej aureoli, zjawisko zwane „chwałą”, które występuje, gdy światło uderza w chmury zbudowane z jednorodnej materii w postaci kulistych kropelek. To może być wyjaśnienie zagadki związanej z obserwacjami egzoplanety WASP-76B. Zaobserwowano również, że planeta, palący gazowy olbrzym wystawiony na deszcze stopionego żelaza, ma więcej światła na swoim wschodnim krańcu (linia oddzielająca stronę dzienną od nocnej) niż na zachodnim krańcu. Dlaczego po jednej stronie planety było więcej światła?
Po dostrzeżeniu go za pomocą teleskopu kosmicznego CHEOPS i połączeniu tego z wcześniejszymi obserwacjami z Hubble’a, Spitzera i TESS, zespół naukowców z Europejskiej Agencji Kosmicznej i Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii uważa obecnie, że najbardziej prawdopodobną przyczyną dodatkowego światła jest chwała. .
Widzenie światła
W ciągu trzech lat CHEOPS dokonał 23 obserwacji WASP-76B zarówno w świetle widzialnym, jak i w podczerwieni. Te obejmowały Krzywe fazowetranzyt i Zaćmienie wtórne. Krzywe fazowe to ciągłe obserwacje, które śledzą pełny obrót planety i pokazują zmiany w jej fazie lub części jej oświetlonej strony zwróconej w stronę teleskopu. Teleskop może widzieć mniej więcej z tej strony, gdy planeta krąży wokół swojej gwiazdy. Krzywe fazowe mogą określić zmianę ogólnej jasności planety i gwiazdy podczas obrotu planety.
Zaćmienie wtórne ma miejsce, gdy planeta przechodzi za swoją gwiazdą macierzystą i ją zaćmiewa. Światło widziane podczas tego zaćmienia można później porównać z całkowitym światłem przed i po zakryciu, aby dać nam wyobrażenie o świetle odbitym od planety. Gorące Jowisze, takie jak WASP-76B, są zwykle obserwowane podczas wtórnych zaćmień.
Obserwacje krzywej fazowej można kontynuować, dopóki planeta zakryje swoją gwiazdę. Obserwując krzywą fazową WASP-76B, CHEOPS dostrzegł nadmiar przedekliptycznego światła po jej nocnej stronie. Było to również widoczne na krzywej fazowej TESS i dokonanych wcześniej obserwacjach wtórnych zaćmień.
Koniec tęczy?
Jedną z zalet WASP-76b jest to, że jest to bardzo gorący Jowisz, więc przynajmniej na jego dziennej stronie nie ma chmur i mgły, które często przesłaniają atmosfery gorących i zimnych Jowiszy. Dzięki temu wykrywanie emisji do atmosfery jest znacznie łatwiejsze. Zauważyliśmy już asymetrię w zawartości żelaza pomiędzy końcem dnia i nocą, którą odkryto w r Poprzednie badanie, czyniąc planetę szczególnie interesującą. W górnej atmosferze kończyny dziennej nie było tak dużo żelaza w postaci gazowej, jak w górnej atmosferze kończyny nocnej. Jest to prawdopodobnie spowodowane opadaniem żelaza na dzienną stronę WASP-76b, które następnie skrapla się, tworząc chmury żelaza po nocnej stronie.
Obserwacje Hubble’a wykazały, że po nocnej stronie miała miejsce inwersja termiczna – kiedy powietrze w pobliżu powierzchni planety zaczyna się ochładzać. Ochłodzenie po tej stronie spowodowałoby, że żelazo, które wcześniej skropliło się w chmury, spadło w ciągu dnia, a następnie odparowało pod wpływem intensywnego ciepła i ponownie skondensowało się. Krople ciekłego żelaza mogą tworzyć chmury.
Obłoki te są kluczowe, ponieważ światło gwiazdy macierzystej, odbijające się od kropelek w tych obłokach, może wywołać efekt chwały.
„Wyjaśnienie obserwacji efektem chwały wymagałoby kulistych kropelek aerozolu i wysoce odblaskowych chmur o kulistym kształcie na wschodniej półkuli planety” – stwierdzili naukowcy w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics.
Pozaziemskie chwały widziano już wcześniej. Wiadomo również, że tworzą się w chmurach Wenus. Podobnie jak WASP-76b, na Wenus zaobserwowano więcej światła przed zaćmieniem, więc chociaż chwała egzoplanety jest całkiem wyraźna, przyszłe obserwacje przy użyciu mocniejszego teleskopu mogą pomóc w określeniu, jak podobne jest zjawisko na WASP-76 do istniejącego na naszej planecie. Wenus. Jeśli będą zgodne, będzie to pierwsza chwała, jaką kiedykolwiek zaobserwowano na egzoplanecie.
Jeśli przyszłe badania znajdą konkretny sposób sprawdzenia, czy to naprawdę działa, zjawiska te mogą nam powiedzieć więcej o składzie atmosfery egzoplanet, w zależności od rodzaju pierwiastków lub cząsteczek, od których odbija się światło. Mogą nawet zrezygnować z obecności wody, co może oznaczać możliwość zamieszkania. Chociaż rzekoma chwała WASP-76b nie została ostatecznie udowodniona, jest to nic innego jak tęcza w ciemności.
Astronomia i astrofizyka, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270
