Космическая загадка: Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил "горячий Юпитер" с двумя загадочными хвостами

Ученые, используя телескоп Джеймса Уэбба, открыли, что "горячий Юпитер" имеет два чрезвычайно длинных хвоста, состоящих из гелия, которые пока не имеют объяснения. Это открытие представляет собой первое всестороннее исследование газов, которые покидают планету за пределами нашей солнечной системы во время одного полного оборота.

Экзопланета, получившая название WASP-121b, также известна как "Тайлос", находится на расстоянии 858 световых лет от нас. WASP-121b - это пример "ультрагорячего Юпитера", массивной газовой планеты, которая находится так близко к своей звездной родительнице, что может совершить оборот вокруг нее всего за несколько часов. Когда WASP-121b обращается вокруг своей звезды каждые 30 часов, интенсивное излучение от своей звездной родительницы нагревает ее атмосферу до температуры около 4200 градусов по Фаренгейту (2300 градусов Цельсия).

Когда планета подвергается такому нагреву, это вызывает выход газов легких элементов, таких как водород и гелий, в космос, медленное атмосферное逃ление, которое длится миллионы лет и изменяет размер, состав и эволюцию планеты. Ранее ученые наблюдали атмосферное escape, когда экзопланеты проходили перед своими звездными родительницами, событие, называемое "транзитом". Однако это оставило пробел в нашем понимании этого процесса, поскольку ученые не могли быть уверены, продолжают ли атмосферы планет утечку вне тех нескольких часов, когда планеты наблюдаются во время транзита.

Новые наблюдения, сделанные с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) телескопа Джеймса Уэбба в течение примерно 37 последовательных часов, представляют собой первое всестороннее непрерывное наблюдение присутствия гелия на планете и его утечки во время полного оборота.

"Мы были чрезвычайно удивлены, обнаружив, как долго продолжалась утечка гелия", - заявил руководитель команды Роман Аллар из Университета Монреаля. "Это открытие раскрывает сложность физических процессов, которые формируют атмосферы экзопланет и их взаимодействие со своей звездной средой. Мы только начинаем открывать истинную сложность этих миров".

Ученые обнаружили, что гелий, один из наиболее важных индикаторов атмосферного escape с экзопланет, может быть наблюдаемым на огромных расстояниях благодаря невероятной чувствительности телескопа Джеймса Уэбба. Отслеживая свет, поглощаемый атомами гелия, исследователи обнаружили, что оболочка газа вокруг WASP-121b растягивается далеко за пределы этой горячей Юпитер. Сигнал гелия длился более половины орбиты планеты, что делает это самое длинное непрерывное обнаружение атмосферного escape.

Наиболее замечательным в этом исследовании является тот факт, что гелий, который утечет из WASP-121b, образует два отдельных хвоста, один из которых отбрасывается назад за экзопланетой радиацией и звездными ветрами от ее звездной родительницы. Другой хвост ведет планету в ее орбите, вероятно, притягиваемый вперед к звезде ее гравитацией.

Объединенные хвосты в 100 раз длиннее, чем ширина WASP-121b, и в три раза больше расстояния между горячим Юпитером и его звездой. И двойные хвосты - это то, что ученые не могут объяснить с помощью текущих моделей.

"Очень часто новые наблюдения раскрывают ограничения наших численных моделей и заставляют нас исследовать новые физические механизмы, чтобы лучше понять эти далекие миры", - сказал член команды Винсент Бурье из Департамента астрономии Факультета науки Университета Женевы.

Исследование команды было опубликовано в журнале Nature Communications.