Небесная аномалия: Астрономы нашли планету, где атмосфера «перевернута вверх дном»

Скорость ветра в 70 000 километров в час, атмосфера, разделенная на три независимых слоя, каждый из которых движется в собственном направлении, и температура, при которой кипит железо. Экзопланета WASP-121b, также известная как Тилос, не просто ставит рекорды — она ломает фундаментальные представления астрофизиков о том, как устроены газовые гиганты. Новое исследование, основанное на данных спектрографа ESPRESSO Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили, показало, что модель атмосферы этой планеты настолько сложна, что ставит под сомнение современные теории климата и динамики небесных тел.

Тройной атмосферный фронт: как устроен Тилос

Объект, расположенный в 900 световых годах от Земли в созвездии Кормы, представляет собой «горячий юпитер» — планету-гигант, масса которой вдвое превышает массу Юпитера. Однако год на Тилосе длится всего 30 земных часов из-за чрезвычайно близкой орбиты к своей звезде. Эта близость и создает экстремальные условия. Температура на дневной стороне планеты достигает 2500 градусов Цельсия, что приводит к диссоциации молекул и испарению металлов в атмосфере.

Нижний ярус: звездный фен вместо внутреннего тепла

Главное открытие, перевернувшее теории, касается вертикальной структуры ветров. В Солнечной системе движение газов в нижних слоях атмосферы планет-гигантов (например, знаменитое Большое Красное Пятно Юпитера) обусловлено внутренним теплом планеты. На Тилосе все наоборот. Нижние слои атмосферы разгоняются напрямую излучением звезды. Мощный поток плазмы движется от раскаленной дневной стороны к ночной, действуя как гигантский звездный фен.

Экваториальное струйное течение и космический побег

Средний слой атмосферы демонстрирует совершенно иную динамику. Здесь обнаружено мощное струйное течение, опоясывающее экватор планеты. Его направление совпадает с направлением вращения самого Тилоса. Скорость этого потока — 70 000 км/ч — является абсолютным рекордом среди всех известных планетных ветров. Для сравнения, скорость звука на Земле составляет около 1200 км/ч, а самая быстрая зафиксированная струя в атмосфере Земли (полярный струйный поток) не превышает 500 км/ч.

Верхний слой атмосферы, состоящий преимущественно из водорода, также содержит струйные течения, но их траектория нестабильна. Часть вещества из этого слоя преодолевает гравитацию планеты и улетает в открытый космос, формируя газовый шлейф, напоминающий хвост кометы. По оценкам исследователей, Тилос теряет свою атмосферу со скоростью, достаточной для полного исчезновения планеты за геологически короткий срок.

Парадокс скорости: что разгоняет ветры до рекордных значений

Главный вопрос, который сейчас волнует научное сообщество: какой механизм способен разогнать газовые потоки до таких немыслимых скоростей? Традиционные модели, основанные на градиентах давления и вращении планеты, не дают удовлетворительного ответа. Исследователи, опубликовавшие данные в журнале Nature, указывают на два возможных фактора.

Первая гипотеза связана с мощным магнитным полем Тилоса. Если оно значительно превышает поле Юпитера, то взаимодействие с ионизированным газом может действовать как ускоритель, разгоняя заряженные частицы до высоких скоростей. Вторая гипотеза предполагает, что ключевую роль играет интенсивное ультрафиолетовое излучение звезды, которое ионизирует водород в верхних слоях, создавая мощные электромагнитные токи. Не исключено, что оба этих механизма работают одновременно, создавая уникальный «ветровой двигатель», который пока не поддается математическому описанию.

До открытия на Тилосе рекорд скорости ветра на экзопланетах составлял около 35 000 км/ч. Новый показатель вдвое превышает эту отметку, что заставляет ученых пересматривать пределы, до которых может разгоняться планетарная атмосфера.

Первые наблюдения WASP-121b были проведены еще в 2015 году телескопом WASP (Wide Angle Search for Planets). Тогда астрономы впервые подтвердили наличие водяного пара в его атмосфере, несмотря на экстремальные температуры. В 2019 году с помощью телескопа Hubble были обнаружены признаки испарения металлов, включая железо и магний. Нынешнее исследование с использованием спектрографа ESPRESSO впервые позволило составить трехмерную карту движения газов в разных слоях атмосферы. Это стало возможным благодаря анализу доплеровского смещения спектральных линий различных химических элементов, которые движутся с разной скоростью.

Данные с Тилоса имеют прямое значение для поиска жизни во Вселенной. Если атмосферы «горячих юпитеров» способны на такую сложную и агрессивную динамику, то это меняет критерии оценки потенциальной обитаемости других планетных систем. Понимание того, как магнитные поля взаимодействуют с атмосферами на таких близких орбитах, может помочь в прогнозировании судьбы атмосфер у скалистых планет в зонах обитаемости. Если Тилос теряет свою газовую оболочку, то планеты земного типа, находящиеся ближе к своим звездам, могут быть полностью лишены атмосферы, что делает их непригодными для жизни. Кроме того, открытие ставит под сомнение точность существующих климатических моделей, используемых для изучения не только далеких миров, но и для долгосрочных прогнозов погоды на газовых гигантах нашей Солнечной системы.