Данные спутника Хеопс и других миссий НАСА и ЕКА позволяют предположить, что между невыносимой жарой и светом освещенного солнцем лица экзопланеты WASP-76b и бесконечной ночью ее темной стороны может скрываться первая глория, обнаруженная вне Солнечной системы. Эффект, похожий на радугу, возникает, когда свет отражается от облаков, состоящих из совершенно однородного, но пока неизвестного вещества.

"Есть причина, по которой за пределами нашей Солнечной системы раньше глория не наблюдалась – для этого нужны очень специфические условия, – объясняет Оливье Деманжон, астроном Института астрофизики и космических наук в Португалии и ведущий автор исследования. — Во-первых, вам нужны атмосферные частицы, которые имеют форму, близкую к идеальной сферической. Кроме того, они должны быть полностью однородны и достаточно стабильны, чтобы их можно было наблюдать в течение длительного времени. Ближайшая к планете звезда должна светить прямо на нее, а наблюдатель – в данном случае Хеопс – находиться в правильной ориентации".

Если это наблюдение подтвердится, эта первая экзопланетная глория станет прекрасным инструментом, позволяющим больше узнать о далеком мире и звезде, которая его сформировала.

"Важно помнить о невероятном масштабе того, что мы наблюдаем, — объясняет Мэтью Стэндинг, научный сотрудник ЕКА, изучающий экзопланеты. — WASP-76b находится в нескольких сотнях световых лет от нас — это очень горячая газовая планета-гигант, на которой, вероятно, идет дождь из расплавленного железа. Несмотря на хаос, похоже, мы обнаружили потенциальные признаки глории. Это невероятно слабый сигнал".

Этот результат демонстрирует возможности миссии ЕКА Хеопс по обнаружению едва заметных, никогда ранее не наблюдавшихся явлений в далеких мирах.

Адская планета 

WASP-76b — сверхгорячая планета, похожая на Юпитер. Хотя она на 10% менее массивна, чем наш полосатый сосед, ее размер почти вдвое больше. Находясь на орбите своей родительской звезды в двенадцать раз ближе, чем выжженный Меркурий вращается вокруг нашего Солнца, экзопланета "раздута" интенсивной радиацией.

С момента открытия в 2013 году WASP-76b оказался под пристальным вниманием. Все наблюдения говорят, что это планета действительно достойна называться адской. Одна ее сторона всегда обращена к звезде, а температура поверхности достигает 2400 градусов по Цельсию. Здесь элементы, которые сформировали бы горные породы на Земле, тают и испаряются только для того, чтобы конденсироваться на немного более прохладной ночной стороне, создавая железные облака, из которых капает дождь из расплавленного металла.

Но ученые были озадачены явной асимметрией лимба, то есть края видимого диска WASP-76b. 

Данные различных миссий ЕКА и НАСА, включая TESS, Хаббл и Спитцер, также были проанализированы, но именно совместные наблюдения Хеопса ЕКА и TESS НАСА, продемонстрировали намеки на глорию.

Хеопс пристально наблюдал за WASP-76b, когда экзопланета проходила перед и вокруг своей звезды, похожей на Солнце. После 23 наблюдений за три года данные показали удивительное увеличение количества света, исходящего от восточного терминатора планеты — границы, где ночь встречается с днем. Это позволило ученым выделить и сузить зону происхождения сигнала.

"Это первый раз, когда было обнаружено такое резкое изменение в яркости экзопланеты, — объясняет Деманжон. — Это открытие заставляет нас выдвинуть гипотезу о том, что неожиданное свечение может быть вызвано сильным, локализованным и анизотропным (зависимым от направления) отражением — глорией".

Лучи глории WASP-76b

Хотя этот оптический эффект создает радужные узоры, это не одно и то же. Радуга образуется, когда солнечный свет проходит из одной среды в другую, с отличающейся плотностью (например, из воздуха в воду), что приводит к преломлению его пути. Различные длины волн меняют свой путь по-разному, заставляя белый свет разделяться на цвета, создавая знакомую круглую дугу радуги.

Глория же образуется, когда свет проходит в небольшие промежутки, например между каплями воды в облаках или тумане. Опять же, путь света искривляется (в данном случае дифрагируется), чаще всего создавая концентрические цветные кольца.
Интерференция между световыми волнами создает узоры из ярких и темных колец.

Подтверждение этого эффекта в атмосфере экзопланеты будет означать наличие облаков, состоящих из капелек идеальной сферической формы, которые существуют не менее трех лет или постоянно пополняются. Чтобы такие облака сохранялись, температура атмосферы также должна быть стабильной с течением времени.

Важно отметить, что возможность обнаружить подобные мельчайшие чудеса на таком расстоянии научит ученых и инженеров находить другие трудноразличимые, но важные явления. Например, солнечный свет, отражающийся от жидких озер и океанов, — необходимое условие обитаемости планеты.

Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.