Астрономы обнаружили на экзопланете сверхзвуковой ветер с рекордной скоростью.

Изучение погоды на планетах в других звездных системах — задача довольно сложная. Для создания моделей физических и химических процессов в атмосфере ученые применяют спектрофотометрические данные, исследуя, как газовые слои далеких астрономических объектов поглощают, отражают и преломляют свет звезды.

Наилучшие условия для таких наблюдений создают транзитные планеты, траектория которых проходит между нами и звездой. Предпочтение отдается объектам с коротким орбитальным периодом до двух земных дней, поскольку у них угол обзора во время транзита изменяется более заметно, что позволяет собрать обширный набор данных. Например, ранее исследователи изучили погоду на WASP-121b, у которой год длится всего 31 час.

Орбитальный период нового объекта исследования составляет 4,18 земного дня. Горячий юпитер WASP-127b вращается вокруг звезды спектрального класса G, к которому принадлежит и наше Солнце. Этот газовый гигант имеет радиус в 1,31 раза больше радиуса Юпитера, но его масса составляет лишь 0,16 массы Юпитера. Плотность его «раздутой» атмосферы является одной из самых низких среди известных экзопланет, что делает его отличной целью для наблюдений.

Наблюдения транзита WASP-127b были проведены в марте 2022 года с использованием спектрографа CRIRES+ обсерватории VLT в Чили. Результаты анализа 98 полученных спектров опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Выяснилось, что на экваторе WASP-127b существует воздушный поток, скорость которого близка к девяти километрам в секунду, или около 7,7 километра в секунду, если учесть предполагаемую скорость вращения самой планеты (аналогично тому, как мы рассчитываем скорость атмосферных потоков на Земле или Юпитере). Однако в обоих случаях, насколько известно на сегодняшний день, это самый быстрый поток подобного рода во Вселенной.

Планета находится в приливном захвате, что означает, что одна ее сторона всегда обращена к звезде, а на другой стороне — вечная ночь. В течение 10,4 часа экваториальный ветер проносится по темной стороне, а за 0,87 дня, то есть 20,88 часа, совершает полный оборот вокруг планеты. Скорость ветра на экваторе в шесть раз превышает скорость, с которой двигалась бы спокойная атмосфера при такой скорости вращения планеты. Для сравнения: рекорд скорости ветра на экваторе Сатурна составляет 0,43 километра в секунду.

Также ученые подтвердили наличие воды в атмосфере планеты, но что особенно важно — впервые удалось обнаружить оксид углерода. В ранее опубликованных исследованиях выдвигались необычные гипотезы о формировании планеты для объяснения недостатка оксида углерода. Оказалось, что соотношение элементов на экзопланете WASP-127b вполне стандартное.

«Понимание динамики процессов на таких планетах помогает нам изучать механизмы распределения тепла и химические процессы, улучшая наши представления о формировании планет и потенциально проливая свет на возникновение нашей Солнечной системы», — пояснил соавтор исследования Дэвид Конт, исследователь атмосфер экзопланет из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана (Германия).

Важно отметить, что в настоящее время только наземные обсерватории могут проводить такие наблюдения. Инструменты космических телескопов недостаточно точны для определения скоростей с необходимой точностью. Более глубокое изучение погоды на экзопланетах станет возможным с помощью инструмента ANDES телескопа ELT. По планам, «первый свет» этого строящегося в Чили телескопа ожидается в 2028 году.