Астрономи зафіксували подвійні гелієві хвости екзопланети WASP-121b під час повного орбітального моніторингу

Фахівці завершили ретельне дослідження атмосферного випаровування екзопланети WASP-121b, яку класифікують як «ультрагарячий Юпітер». Цей світ розташований на відстані приблизно 858 світлових років від Землі, у сузір'ї Корми. Результати роботи, виконаної науковцями з Інституту досліджень екзопланет ім. Троттьє (iREx) при Монреальському університеті спільно з Женевським університетом, виявили незвичайну структуру: два гелієві хвости, що відходять від планети. Ці знахідки були опубліковані у виданні Nature Communications 8 грудня 2025 року, спираючись на безперервні спостереження, проведені наприкінці 2025 року.

Для детального вивчення цього процесу дослідники вели спостереження за планетою майже 37 годин поспіль, використовуючи прилад NIRISS на борту космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST). Такий підхід дозволив зафіксувати втрату атмосфери протягом повного орбітального циклу планети. WASP-121b вирізняється екстремальними умовами: її орбітальний період становить лише 30 годин, а температура сягає близько 2300 градусів Цельсія (4200 градусів за Фаренгейтом). Така висока температура спричиняє активне випаровування легких газів, зокрема водню та гелію, які розсіюються у космічному просторі, що, безумовно, впливає на розміри, склад і подальшу еволюцію планети.

Провідний дослідник Ромен Аллар з Монреальського університету підкреслив, що це спостереження встановлює новий орієнтир у галузі екзопланетної науки. До цього моменту фіксація атмосферного випаровування була можлива лише як короткочасне явище під час транзитів. Це дослідження надало найдетальніше зображення цього процесу, яке коли-небудь отримували.

Найбільш вражаючим відкриттям стало те, що газ, що випаровується, а саме гелій, формує не один, а одразу два масивні хвости, які простягаються більш ніж на половину орбіти планети. Один із цих хвостів слідує за планетою, відштовхуючись під дією зоряного випромінювання та сонячного вітру. Натомість другий хвіст тягнеться попереду, і, як припускають науковці, його притягує гравітація зірки. Ці подвійні структури, діаметр яких перевищує діаметр самої планети більш ніж у сто разів, кидають виклик сучасним атмосферним моделям. Поточні симуляції не здатні точно відтворити таку складну тривимірну геометрію. Вінсент Бурье, член команди з Женевського університету, зазначив, що ці дані виявляють обмеження числових моделей і вимагають пошуку нових фізичних механізмів для адекватного пояснення еволюції таких планет.

Це відкриття має вирішальне значення для розуміння ширших питань планетарної еволюції. Зокрема, постає питання, чи можуть подібні механізми втрати маси перетворити газові гіганти на менші планети, схожі на Нептун, або навіть на повністю позбавлені газової оболонки скелясті ядра. WASP-121b вже була відома своїми незвичайними ознаками, включаючи наявність хмар з випаруваних металів та опадів із рубінів і сапфірів, що зумовлено її надзвичайно близьким розташуванням до материнської зірки. Безперервний моніторинг встановив новий рекорд, зафіксувавши поглинання гелію на ділянці, що охоплює майже 60% орбіти планети. Це демонструє потужність і чутливість JWST у детальному картування динаміки атмосферного випаровування на великих відстанях протягом тривалих періодів.

У цьому дослідженні брали участь астрономи з Женевського університету (UNIGE), Національного центру наукових досліджень PlanetS та Інституту досліджень екзопланет ім. Троттьє (iREx) при Монреальському університеті (UdeM). Професор Ліза Данг з Ватерлоо також відзначила виняткову чіткість гелієвого сигналу під час аналізу отриманих даних. Спостереження, яке раніше було доступне лише у вигляді коротких миттєвостей під час транзитів, тепер стало ключовим етапом у розумінні динаміки атмосферного випаровування. Воно стимулює науковців з'ясувати, чи є структура подвійного хвоста унікальною для WASP-121b, чи вона поширена серед інших гарячих екзопланет. Фіксація таких динамічних процесів протягом повного орбітального циклу є значним технічним проривом у сучасній екзопланетній науці.