Красивые световые явления в небе, такие как сияющие гало вокруг Луны или яркие пятна рядом с Солнцем, встречаются не только на Земле. Согласно новому исследованию, подобные эффекты могут возникать и на планетах, удалённых на тысячи световых лет.

В исследовании, опубликованном 21 июля в The Astrophysical Journal Letters, учёные из Корнеллского университета предположили, что атмосфера газового гиганта WASP-17b, расположенного в 1300 световых годах от Земли, может создавать мерцающие оптические явления. Открытая в 2009 году, WASP-17b относится к классу «горячих юпитеров» — планет, которые обращаются чрезвычайно близко к своим звёздам. Из-за этого экзопланета подвергается экстремальным температурам и ветрам, скорость которых достигает 16 000 км/ч.

Исследователи считают, что такие ветры могут выстраивать микроскопические кристаллы кварца в верхних слоях атмосферы. Это похоже на то, как ледяные кристаллы в земной атмосфере формируют «солнечных собак» — гало и радужные столбы света, преломляя солнечные лучи.

«Если бы мы смогли сделать снимок WASP-17b в оптическом диапазоне и рассмотреть её поверхность, мы увидели бы подобные световые эффекты», — заявила Николь Льюис, соавтор исследования и доцент астрономии Корнеллского университета.

Кристаллы, ответственные за эти явления, состоят из кварца — минерала, обычного для земной коры. Их размер невероятно мал: около 10 000 частиц уместились бы в толщине человеческого волоса. Под действием ветра они могут выравниваться, как крошечные лодки, плывущие по течению. Элайджа Малленс, ведущий автор исследования, объяснил, что этот механизм впервые описал астроном Корнелла Томми Голд в 1952 году для объяснения ориентации космической пыли.

Роль телескопа JWST

Хотя напрямую наблюдать эти явления на WASP-17b невозможно из-за огромного расстояния, учёные анализируют атмосферу планеты с помощью инфракрасного телескопа James Webb (JWST). В 2023 году команда под руководством Льюис и Малленса обнаружила в облаках WASP-17b нанокристаллы кварца, что стало неожиданностью для исследователей.

«Мы не ожидали найти кварц в атмосфере горячего юпитера», — призналась Льюис.

Для изучения учёные смоделировали, как кварц, энстатит и другие минералы взаимодействуют со светом в зависимости от ориентации. Оказалось, что даже небольшое смещение кристаллов меняет световой сигнал, фиксируемый JWST.

Элайджа Малленс возглавит новую программу наблюдений JWST за WASP-17b в течение следующего года. По его словам, данные помогут понять динамику атмосферных частиц и их влияние на климат экзопланет. «Эти эффекты не только красивы, но и информативны — они раскрывают законы физики в иных мирах», — подчеркнул он.

Перспективы и значение:

Открытие кварцевых гало на WASP-17b открывает новое направление в изучении экзопланет. Атмосферные оптические эффекты могут служить индикаторами состава и условий на далёких планетах. Например, аналогичные явления с другими минералами могут указать на вулканическую активность или наличие воды.

Учёные также предполагают, что механическое выравнивание частиц под действием ветра или электрических полей может влиять на формирование облаков и штормовых систем. Это особенно актуально для исследования экстремальных планет вроде «ультрагорячих юпитеров», где температуры превышают 2000°C.

Будущие миссии, такие как Europa Clipper или платформа LUVOIR, смогут детальнее изучать атмосферы экзопланет, сочетая данные JWST с наблюдениями в других диапазонах. Возможно, когда-нибудь мы увидим «инопланетные радуги», которые расскажут о новых мирах больше, чем когда-либо прежде.