Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил воду в атмосфере гигантской раскалённой экзопланеты

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» совершила прорыв в изучении экзопланет, впервые составив детальную карту температур и обнаружив водяной пар в атмосфере раскалённого газового гиганта WASP-18 b. Однако ключевой вывод исследования не в самом факте обнаружения воды, а в аномальном распределении тепла на планете, которое ставит под сомнение существующие модели атмосферной циркуляции и указывает на возможное наличие мощного магнитного поля.

Горячий юпитер на пределе физики

Объект исследования — WASP-18 b, сверхгорячий газовый гигант, расположенный в 400 световых годах от Земли. Его масса в десять раз превышает массу Юпитера, а орбита пролегает на расстоянии всего 3,1 миллиона километров от родительской звезды. Для сравнения: Меркурий удалён от Солнца на 63,4 миллиона километров. Полный оборот вокруг светила планета совершает за один земной день. Столь экстремальная близость нагревает её атмосферу до 2700 градусов Цельсия — температуры, достаточной для расщепления большинства молекулярных связей. Несмотря на это, спектральный анализ, выполненный инструментами «Уэбба», зафиксировал чёткие сигнатуры водяного пара.

Температурный контраст, который удивил астрономов

WASP-18 b находится в приливном захвате: она всегда повёрнута к звезде одной стороной. Учёные ожидали, что мощные атмосферные потоки будут эффективно перераспределять тепло с дневной стороны на ночную. Однако карта яркости, построенная «Джеймсом Уэббом», показала обратное. Разница температур между освещённой и теневой сторонами составила 1100 градусов Цельсия — значительно больше, чем предсказывали теоретические модели. «Это указывает на отсутствие выраженных зональных ветров, дующих с востока на запад, — поясняют исследователи. — Наблюдаемая картина соответствует моделям с так называемым атмосферным сопротивлением». В качестве наиболее вероятного объяснения такой аномалии выдвигается гипотеза о сильном магнитном поле планеты, которое способно тормозить и перенаправлять газовые потоки.

Технологический прорыв «Джеймса Уэбба»

WASP-18 b была открыта ещё в 2008 году. За прошедшие годы её изучали с помощью телескопов «Хаббл», «Спитцер» и ряда наземных обсерваторий, однако ни один из инструментов не обладал достаточной чувствительностью для детального спектрального анализа и построения температурных карт. «Уэбб» впервые обеспечил разрешение, необходимое для регистрации сигнатур воды на дистанции в 400 световых лет, а также позволил зафиксировать резкое падение температуры в регионах, не освещаемых звездой. Полученные данные совпали с некоторыми ранее предложенными теоретическими моделями, что подтверждает корректность методики наблюдений.

Открытие водяного пара в столь экстремальных условиях расширяет границы понимания химической устойчивости молекул. В атмосфере, где температура превышает 2000 градусов Цельсия, вода должна диссоциировать на водород и кислород. Её сохранение указывает на сложные динамические процессы, возможно, связанные с вертикальным перемешиванием газов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.