Иногда в земной атмосфере ледяные кристаллы располагаются особым образом, создавая удивительные оптические иллюзии. Это может быть и светящийся ореол вокруг Луны, и яркие «ложные солнца» по бокам от Солнца в морозный день, и радужный столб над грозовым облаком, известный как коронная вспышка.
Ученые из Корнелльского университета выяснили, что нечто подобное может происходить и на экзопланетах класса «горячих юпитеров» – газовых гигантах, вращающихся в непосредственной близости от своих звезд. На экзопланете WASP 17b ветры, достигающие скорости 16 000 км/ч, способны выстраивать частицы в облаках, состоящих из кварца и других кристаллических минералов. В таких условиях поляризованная пыль может взаимодействовать со светом звезды так же, как ориентированные кристаллы льда взаимодействуют с солнечным светом на Земле.
Элайджа Малленс, соавтор исследования, отмечает, что подобно тому, как выравнивание ледяных кристаллов в земной атмосфере вызывает определенные явления, можно наблюдать выравнивание кристаллов силикатов на горячих экзопланетах.
В статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, Малленс и Николь Льюис предполагают, что в атмосфере WASP 17b существуют условия для выстраивания силикатных кристаллов под воздействием ветра, что приводит к появлению визуальных эффектов.
Эта идея механического выравнивания была предложена еще в 1952 году Томми Голдом для объяснения выравнивания пыли в межзвездной среде. Льюис отмечает, что, хотя эта теория не прижилась в отношении межзвездной пыли, она, вероятно, применима к горячим экзопланетам с их высокоскоростными ветрами.
Льюис и Малленс пришли к этой идее, когда обнаружили кварцевые нанокристаллы в облаках WASP-17 b.
"Если подвергнуть эти кристаллические структуры мощному потоку, подобному тем, что бушуют на горячих Юпитерах, они ориентируются вдоль вектора потока, напоминая суда, плывущие по реке", - пояснил ученый.
Однако, даже если их расположение не будет строго горизонтальным, как предполагалось ранее, отметил Малленс, кристаллы все равно будут подвержены определенной упорядоченности – будь то вертикальное расположение, влияние электрических полей или даже случайное распределение, – что приведет к формированию визуальных феноменов за счет взаимодействия со звездным светом.
Изучение этих явлений станет возможным благодаря инфракрасному телескопу JWST. Льюис подчеркнул, что из-за удаленности WASP 17b прямые снимки невозможны, но "если бы мы могли запечатлеть WASP 17b в видимом спектре и различить диск планеты, мы бы наблюдали аналогичные гало".
По словам Малленса, наблюдаемые как на Земле, так и на экзопланетах визуальные эффекты предоставляют ценную информацию о процессах, происходящих в атмосфере.
"Помимо эстетической привлекательности, эти явления позволяют понять механизм взаимодействия кристаллов в атмосфере. Это крайне познавательно, как и в случае с земными гало, когда для их формирования необходимы определенные атмосферные условия, обеспечивающие горизонтальную ориентацию кристаллов, - отметил он. -Обнаружение подобного на горячем Юпитере позволит нам сделать выводы о взаимодействии кристаллов с действующими там силами".
В ближайших планах Малленса – продолжение исследований ориентации частиц на WASP 17b. Он возглавляет исследовательскую группу, чей проект по дальнейшему изучению этой экзопланеты был одобрен для реализации с помощью JWST в следующем году.
