Міжнародна група астрономів зібрала та переобробила спостереження екзопланети WASP-121 b, отримані за допомогою космічного телескопа НАСА/ЄКА «Хаббл» у 2016, 2018 та 2019 роках.
Це надало їм унікальний набір даних, який дозволив не лише проаналізувати атмосферу WASP 121 b, а й порівняти стан атмосфери екзопланети протягом кількох років. Команда використовувала складні методи моделювання, щоб продемонструвати, що зміни, що відбулися за час спостереження, можна пояснити погодними умовами в атмосфері екзопланети.
Спостереження за екзопланетами — планетами за межами нашої Сонячної системи — є складним завданням як через їхню віддаленість від Землі, так і через те, що вони в основному обертаються навколо зірок, які набагато більше і яскравіші, ніж планети. Це означає, що астрономам, яким вдалося спостерігати екзопланету за допомогою такого складного телескопа, як Хаббл, зазвичай доводиться об'єднувати багато різноманітних даних, щоб отримати достатньо інформації та зробити впевнені висновки про властивості екзопланети. Поєднавши спостереження, астрономи можуть побудувати усереднену картину її атмосфери, але це не скаже їм, чи змінюється вона і як. Іншими словами, вони не можуть вивчати погоду в інших світах, використовуючи цей метод усереднення. Для вивчення погоди потрібно набагато більше даних високої якості, отриманих за ширший період. На щастя, Хабл працює вже протягом такого вражаючого періоду часу, що дозволив зібрати великий архів даних, іноді з кількома наборами спостережень одного і того ж небесного об'єкта, включаючи екзопланету WASP-121 b.
WASP-121 b (також відома як Tylos) — це добре вивчений «гарячий Юпітер», який обертається навколо зірки, розташованої приблизно в 880 світлових роках від Землі, здійснюючи дуже швидкий повний оберт за 30-годинний період. Надзвичайна близькість планети до зірки-господаря означає, що вона заблокована припливами і що температура на півкулі, зверненій до зірки надто висока, перевищуючи 3000 Кельвінів. Команда об'єднала чотири набори архівних спостережень світу WASP-121 b, усі вони були зроблені за допомогою ширококутної камери Хаббла 3 (WFC 3).
Повний набір даних включав спостереження за 2016, 2018 і 2019 роки. Команда зробила унікальний крок, обробивши кожен набір даних однаковим чином, навіть якщо він оброблявся іншою командою. Обробка даних екзопланети вимагає багато часу і складна, проте вона того коштувала, оскільки дозволило команді безпосередньо порівнювати оброблені дані кожного набору спостережень один з одним.
Після очищення кожного набору даних, команда виявила явні докази того, що спостереження WASP-121 b змінювалися в часі. Хоча інструментальні ефекти могли залишитися, дані показали очевидний зрушення в гарячій точці екзопланети та відмінності в спектральних характеристиках (які позначають хімічний склад екзопланети), що вказують на зміну атмосфери. Потім команда використовувала найскладніші обчислювальні моделі, щоб спробувати зрозуміти поведінку атмосфери екзопланети. Моделі показали, що їх результати можуть бути пояснені квазіперіодичними погодними умовами, зокрема масивними циклонами, які неодноразово створюються та знищуються внаслідок величезної різниці температур між зверненою до зірки та темною стороною екзопланети. Цей результат є значним кроком уперед у потенційному спостереженні погодних умов на екзопланетах.
«Висока роздільна здатність наших симуляцій атмосфери екзопланет дозволяє нам точно моделювати погоду на надгарячих планетах, таких як WASP-121 b», — пояснив Джек Скіннер, науковий співробітник Каліфорнійського технологічного інституту та керівник цього дослідження. «Тут ми робимо значний крок уперед, поєднуючи обмеження спостережень з моделюванням атмосфери, щоб зрозуміти погоду, що змінюється в часі, на цих планетах».
«Погода на Землі відповідає за багато аспектів нашого життя, і насправді довгострокова стабільність клімату Землі та її погоди, ймовірно, є основною причиною виникнення життя», — додав один із головних дослідників групи, Квентін Чангат, науковий співробітник ЄКА у Науковий інститут космічного телескопа. «Вивчення погоди на екзопланетах – це життєво важливо для розуміння складності атмосфер екзопланет, особливо у нашому пошуку екзопланет із придатними для життя умовами».
Майбутні спостереження за допомогою «Хаббла» та інших потужних телескопів, включаючи «Уебб», дадуть глибше розуміння погодних умов на далеких світах і, зрештою, можливо, дозволять знайти екзопланети зі стабільним довгостроковим кліматом та погодними умовами.
>
