Обнаружение редкоземельных элементов и молекул в атмосфере ультрагорячей планеты WASP-121b

В атмосфере ультрагорячей гигантской планеты WASP-121b впервые одновременно выявлены как летучие, так и тугоплавкие элементы. Использование телескопа JWST позволило зафиксировать присутствие H2O, CO, SiO и CH4 на разных сторонах планеты.

WASP-121b — это ультрагорячая гигантская планета с температурой дневной стороны свыше 2000 К, что препятствует конденсации тугоплавких элементов. Благодаря этому можно оценить количество тугоплавких и летучих веществ в атмосфере, анализируя состав газов на дневной стороне. Измерения ключевых элементных соотношений, таких как C/O, помогают понять процессы формирования планеты. Ранее было сложно одновременно обнаружить тугоплавкие и летучие компоненты из-за различий в длинах волн их спектральных линий, но наблюдения JWST охватили широкий диапазон инфракрасных длин волн, что позволило преодолеть это ограничение.

Наблюдения фазовой кривой WASP-121b показали наличие воды (H2O), монооксида углерода (CO) и оксида кремния (SiO) на дневной стороне, а также метана (CH4) на ночной. Обнаружение SiO, ключевого тугоплавкого соединения, впервые подтверждает присутствие таких элементов в атмосфере ультрагорячей планеты. Измеренные соотношения C/H, O/H, Si/H и C/O превышают звездные значения, что указывает на важную роль как пылинок, так и планетезималей в формировании гигантов.

Состав ночной стороны, богатый метаном, свидетельствует о динамических процессах, таких как сильное вертикальное перемешивание, которые существенно влияют на химический состав атмосферы. Это демонстрирует, что химия ультрагорячих планет не находится в локальном равновесии и зависит от глобальных атмосферных движений. Результаты открывают новые возможности для изучения формирования и эволюции экзопланет с экстремальными условиями.

Данные наблюдений JWST предоставляют уникальное понимание химического состава и динамики атмосферы WASP-121b, что ранее было невозможно из-за ограничений спектрального охвата. Это исследование подчеркивает потенциал современных космических телескопов в раскрытии сложных процессов, происходящих в атмосферах экзопланет. В дальнейшем подобные методы помогут детальнее изучить разнообразие атмосферных условий на других ультрагорячих гигантах и расширить знания о формировании планетных систем.