Астрономы «сфотографировали» шторм на планете у далекой звезды

0

Европейский телескоп-охотник за черными дырами GRAVITY получил первые детальные фотографии атмосферы далекой планеты в созвездии Пегаса и увидел следы гигантской бури и "грозовых облаков". Эти снимки и выводы ученых были представлены в журнале Astronomy & Astrophysics.

«Наши наблюдения показывают, что эта планета похожа на шар из газа, который подсвечен изнутри. Иногда, лучи света пробиваются через толщу темных облаков и делают ее более яркой. Конвекция поднимает и перемещает эти облака, и со временем они распадаются и проливаются дождем из капелек железа и силикатов», — рассказывает Сильвестр Лакур (Sylvestre Lacour) из Сорбонны в Париже (Франция).

Еще в середине 60 годов прошлого века советские астрофизики показали, что несколько удаленных друг от друга радиотарелок можно объединить в гигантский виртуальный радиотелескоп-интерферометр. На сегодняшний день существуют десятки подобных сетей, в которых объединены мощности телескопов из самых разных уголков Земли и даже из космоса в российском проекте "Радиоастрон".

Попытки реализовать подобные проекты в оптическом диапазоне столкнулись с множеством трудностей, связанных с тем, что длина волны света гораздо короче, чем у радиоволн, что накладывает гораздо более высокие требования на стабильность сигнала, его синхронизацию и "сборку" в единое целое.

Одним из самых амбициозных проектов такого рода стал интерферометр GRAVITY. Он объединяет мощности четырех вспомогательных телескопов с зеркалами диаметром в восемь метров, установленных в чилийской обсерватории Параналь в одной сборке вместе с VLT, крупнейшим оптическим прибором такого рода в мире.

Главная цель этого проекта — наблюдения за окрестностями черных дыр и измерения того, как их притяжение искривляет ткань пространства-времени у горизонта событий. Вдобавок, высокое разрешение этого виртуального телескопа, как надеялись ученые, должно было помочь им получить первые детальные фотографии планет у далеких звезд.

Первой целью для GRAVITY стала звездная система HR 8799 в созвездии Пегаса, удаленная от нас на расстояние в 130 световых лет. Эта молодая звезда, прожившая всего 30 миллионов световых лет, привлекает внимание астрономов еще с 2008 года, когда в ее окрестностях были найдены несколько планет-гигантов.

Внимание ученых привлекла планета HR 8799e, расположенная ближе всего к светилу и совершающая один оборот вокруг нее примерно за 45 лет. Она примерно в семь раз тяжелее, чем Юпитер, и находится на границе между планетами и коричневыми карликами, "неудавшимися" звездам, чьей массы несколько не хватило для запуска термоядерных реакций в их центре.

В силу ее юного возраста и больших размеров, она вырабатывает большие количества тепла и света. Это позволило Лакуру и его коллегам увидеть ее "напрямую", используя GRAVITY, и рассмотреть некоторые детали устройства ее атмосферы.

Эти фотографии неожиданным образом показали, что "видимый" радиус планеты был несколько меньше, чем предсказывали расчеты, построенные на базе непрямых наблюдений за HR 8799e. Ее длина в поперечнике была чуть меньше, чем у Юпитера, а не на 20% больше его.

Данные расхождения, как показал дальнейший анализ снимков, были связаны с тем, что в атмосфере этого газового гиганта бушевал мощнейший шторм, активно "перешивавший" ее воздушные оболочки и порождавший большое число экзотических облаков из капелек жидкого кварца и железа. Эти облака делали HR 8799e менее яркой, чем ее ожидали увидеть ученые.

«Мы выяснили, что атмосфера этого мира содержит намного больше угарного газа, чем метана, что не должно быть характерно для систем, стремящихся к энергетическому минимуму. Этот сюрприз можно объяснить тем, что в атмосфере HR 8799e бушуют мощные ветра, мешающие CO взаимодействовать с водородом и превращаться в метан», — объясняет Лакур.

Текущая версия GRAVITY, как отмечают астрономы, позволяет увидеть даже очень крупные планеты только в общих чертах. Создание более масштабных интерферометров, чьи компоненты будут разнесены на расстояние примерно в 10 километров, позволит не только сфотографировать более миниатюрные миры, но и увидеть индивидуальные облака в их атмосфере, заключают планетологи.