Яркие световые явления в небе, такие как сияющие гало вокруг Луны или яркие точки рядом с Солнцем, давно вызывают интерес у учёных и любителей астрономии. Но что, если подобные эффекты могут возникать не только на Земле, а также на планетах, расположенных за миллионы световых лет от нас? Исследования, проведённые с помощью современного телескопа Джеймса Уэбба, свидетельствуют, что подобные зрелища — так называемые "солнечные псевдолучи" — могут быть не только на нашей планете, но и на экзопланетах, и даже в атмосферах дальних миров, открывая новые горизонты в изучении внеземных условий.

Что такое "солнечные псевдолучи" и как они образуются?

На Земле солнечные псевдолучи — это оптические явления, создаваемые преломлением и отражением солнечного света в ледяных кристаллах, находящихся в верхних слоях атмосферы. Эти кристаллы, обычно состоящие из льда или кварца, могут располагаться в определённых ориентациях под воздействием ветров или электрических полей, образуя характерные световые колонны, радуги или гало, которые украшают небо в холодные зимние вечера или при определённых атмосферных условиях.

Что интересно, подобные эффекты можно наблюдать не только на Земле. В нашем распоряжении теперь есть данные, указывающие на возможность появления подобных световых явлений на планетах за сотни световых лет, что открывает новые перспективы в изучении их атмосферы и условий обитания.

Экзопланета WASP-17b — новый кандидат на наличие "зимних" световых эффектов

Обсерватории, использующие телескоп Джеймса Уэбба, впервые зафиксировали возможность появления оптических эффектов в атмосфере далёкой экзопланеты — газового гиганта WASP-17b, расположенного примерно в 1300 световых лет от Земли. Обнаруженная в 2009 году, эта планета принадлежит к классу "жарких юпитеров" — огромных газовых шаров, которые обращаются очень близко к своим звёздам и испытывают сильнейшие атмосферные воздействия.

Из-за экстремальных температур (до 1000 °C и выше) и ветров, достигающих скорости до 16 000 километров в час, атмосферные условия на WASP-17b кажутся поистине экстремальными. Исследователи предполагают, что такие ветры могут стабильно выносить и выравнивать мельчайшие кварцевые кристаллы, плавающие в верхних слоях атмосферы планеты, создавая условия для появления аналогичных солнечных псевдолучей.

Механизм формирования оптических явлений на далёких мирах

Научная команда, во главе с исследователями из Корнеллского университета, предложила гипотезу, что высокоскоростные ветры могут выстраивать кварцевые или другие минералогические частицы в определённые положения относительно источника света — в данном случае, звезды. Этот процесс, известный как "механическая ориентация частиц", позволяет мельчайшим минералам, измеряющимся тысячными долями миллиметра, образовывать столь же яркие и эффектные световые проявления, как и в земных условиях.

"Если бы мы смогли сфотографировать WASP-17b в видимом спектре и разрешить его диск, мы бы обнаружили признаки формирования солнечных псевдолучей", — утверждает Николе Льюис, профессор астрономии из Корнеллского университета, соавтор исследования.

Этот механизм основывается на предположении, что мощные ветры, проходящие через плотные атмосферы горячих юпитеров, способны не только переносить, но и ориентировать кристаллы. Аналогично тому, как лёд в виде кристаллов формирует гало или радужные колонны в земных условиях, так и кварц или аналогичные минералы могут быть зафиксированы в определённом положении, создавая визуальные эффекты, похожие на солнечные псевдолучи.

Роль телескопа Джеймса Уэбба в исследовании экзопланетных атмосфер

Несмотря на огромное расстояние, ученые могут получать ценнейшие данные о свойствах атмосферы далёких миров с помощью наблюдений в инфракрасном диапазоне, где телескоп Джеймса Уэбба показывает исключительные результаты. В 2023 году команда исследователей обнаружила в облаках WASP-17b признаки присутствия нанокристаллов кварца, что стало сенсацией и подтверждением гипотезы о возможном формировании световых эффектов.

Для оценки вероятности появления подобных эффектов учёные разработали сложные модели, отражающие поведение кристаллов в условиях экстремальной температуры и давления планеты. По результатам моделирования, даже небольшие изменения ориентации кристаллов могут существенно влиять на отражение и преломление света, что делает возможным наблюдение этих процессов с помощью современных инструментов.

Что дальше? Исследование и открытие новых миров

Продолжающиеся исследования, инициированные с помощью телескопа Джеймса Уэбба, дают уникальную возможность не только понять механизмы формирования оптических эффектов в атмосферах других планет, но и сделать выводы о наличии необходимых условий для возможной жизни или о процессе формирования атмосферных феноменов в условиях, кардинально отличающихся от земных.

В ближайшие годы ученые планируют продолжить наблюдения за WASP-17b и другими экзопланетами с аналогичными характеристиками, чтобы подтвердить гипотезу о наличии в их атмосферах минералогических кристаллов и понять, как экстремальные ветра и атмосферные условия влияют на их ориентацию и взаимодействие со светом.

Как подчеркнули специалисты, такие открытия не только расширяют наши знания о чужих мирах, но и помогают понять, как формируются оптические и метеорологические явления в экстремальных условиях. Будущие исследования могут привести к неожиданным открытиям о природе атмосферы и возможных признаках жизни на других планетах.

Заключение

Итак, яркие "солнечные псевдолучи" — это не только эффектное явление для земных путешественников, но и реальность для планет за миллионы световых лет. Телескоп Джеймса Уэбба, благодаря своим возможностям и высоким чувствительным характеристикам, открывает новые горизонты в познании далёких миров и показывает, что даже на планетах с экстремальными условиями могут появляться уникальные оптические феномены.

В будущем, возможно, цели наших космических исследований расширятся до таких явлений, и мы сможем не только видеть, что происходит в атмосферах других миров, но и понять их внутреннюю структуру, климатические условия и даже возможность существования жизни там, где ранее казалось невозможным.