На гарячому юпітері випав сніг з оксиду титану

Астрономи дійшли висновку, що на планеті Kepler-13A b в 1730 світлових роках від Землі йде сніг з оксиду титану та оксиду ванадію. Моделювання показало, що це явище спостерігається тільки на нічній стороні небесного тіла, де падаючі сніжинки потрапляють у «холодну пастку». Стаття вийшла в журналі

Планета Kepler-13A b у сузір'ї Ліри була відкрита вченими в 2011 році. Вона належить до класу гарячих юпітерів, і її маса майже в три тисячі разів більше, ніж у Землі. Через те, що планета знаходиться занадто близько до своєї материнської зірки, вона завжди звернена до неї «обличчям» - це називається приливним захопленням. В результаті денна сторона планети розігрівається до дуже високих температур, близько 2,75 тисяч кельвінів. При цьому нічна сторона Kepler-13A b завжди залишається холодною, і там, як з'ясували вчені, йде оксид-титановий сніг.

Відомо, що температура атмосфери Землі в міру збільшення висоти знижується неоднорідно. У стратосфері існує область інверсії, де температура, навпаки, починає підвищуватися, перш ніж знову продовжити падати на більших висотах. Те ж справедливо і для гарячих юпітерів, чия денна сторона розігріта більш, ніж до 2,5 тисяч кельвінів. Вважається, що в газовій оболонці цих планет присутній оксид титану (TiO, не плутати з діоксидом титану TiO₂ - головним компонентом сонцезахисного крему) і оксид ванадію (II), які поглинають світло від материнської зірки, а потім перевипромінюють його, нагріваючи навколишній простір. Однак з'ясувалося, що атмосфера Kepler-13A b остигає однорідно - це нетипово для даного класу екзопланет.

Автори роботи вели спостереження в ближньому інфрачервоному діапазоні за допомогою камери Wide Field Camera 3 на космічному телескопі «Хаббл». Крім того, вони використовували дані космічного телескопа «Кеплер». У підсумку, вченим не вдалося виявити ознак температурної інверсії, яка повинна була б спостерігатися в газовій оболонці Kepler-13A b.

Дослідники побудували модель, яка пояснює поведінку атмосфери планети. З'ясувалося, що оксид титану, найімовірніше, знаходиться в холодній пастці на нічному боці. Сильні вітри на Kepler-13A b переносять газоподібну речовину з однієї частини планети в іншу. Коли оксид титану і оксид ванадію потрапляють на нічний бік, то вони кристалізуються і збираються в хмари. Потужна гравітація небесного тіла - в шість разів більше, ніж у Юпітера - притягує незвичайний сніг, змушуючи його опускатися в нижні шари атмосфери. Там він потрапляє в холодну пастку, яка утримує його на темній половині планети.

Спостереження вчених говорять на користь теорії про те, що гравітація гарячих приливно захоплених планет може створювати вертикальні холодні пастки. "Ймовірно, на більшості відомих гарячих юпітерах теж випадають опади, проте сила тяжіння цих гігантів не така велика, як у Kepler-13A b. Оксид-титановий сніг не потрапляє в нижні шари атмосфери і переноситься назад на денну сторону, де випаровується і знову перетворюється на газ ", - коментує один з авторів роботи.

«Холодні пастки» зустрічаються і в Сонячній системі, правда вони відносяться до іншого типу. На карликовій планеті Церере - це кратери, в яких, як вважають вчені, заховані поклади водяного льоду. Схожі «холодні пастки» також можна знайти поблизу полюсів Місяця.