Първата атмосферна дъга на екзопланета. Какво е "глория"?

Ваня Милева Последна промяна на 08 април 2024 в 00:00 4195 0

Концепция на художник за

Кредит ESA

Концепция на художник за "глория" на екзопланетата WASP-76b.

Рядко и загадъчно явление е наблюдавано в далечна планета извън нашата Слънчева система. Съобщава се, че феноменът "глория" се наблюдава в адските условия на екзопланетата WASP-76b.

Астрономите са открили доказателства за ослепителен, многоцветен ореол от светлина, известен като "глория" (glory, слава), високо в изпълнените с метал небеса на планета, наречена WASP-76b. Това шоу е наблюдавано само на две планети в Слънчевата система - Земята и Венера - и никога извън тях.

Визитката на WASP-76b. Кредит: NASA

Тези изящни цветни проявления на няколко концентрични пръстена, обграждащи блестящ център, могат да се появят само при определени обстоятелства. За да може светлината да ги освети, е необходима мъгла от почти еднакви по големина сферични капчици.

Следователно според астронома Оливие Деманжон (Olivier Demangeon) от Института по астрофизика и космически науки в Португалия от появата на WASP-76b те могат да извлекат някои сведения за загадъчната атмосфера на този много странен свят.

Според португалския астроном има причина да не е наблюдавана глория извън нашата Слънчева система - тя изисква изключително необичайни обстоятелства.

За да се изследват въздушните частици за продължителен период от време, те първо трябва да са почти идеално сферични, еднородни и стабилни. Наблюдателят, в случая сателитът Cheops (Characterising ExOplanet Satellite), трябва да е идеално ориентиран, като съседната на планетата звезда да свети право към него.

"За първи път такава рязка промяна е открита в яркостта на екзопланета", добавя Оливие. "Това откритие ни кара да предположим, че това неочаквано сияние може да бъде причинено от силно, локализирано и анизотропно (зависимо от посоката) отражение – ефектът глория."

Тъй като сигналът е толкова слаб, ще са необходими повече изследвания, за да се провери дали ефектът, който се вижда на WASP-76b, всъщност е глория. Ако е така, това ще даде нова представа за състава на горната атмосфера на екзопланетата.

След изследване на ефекта при 23 измервания за три години е очевидно, че сферичните аерозолни капчици трябва непрекъснато да присъстват в облаците на екзопланетите или да се регенерират с постоянна скорост. По този начин ще са необходими постоянни дългосрочни температурни условия в атмосферата на WASP-76b, за да се поддържа рядкото явление.

Ако феноменът се окаже нещо изключително, учените ще трябва да моделират земната атмосфера, за да определят какви обстоятелства позволяват съществуването му.

Какво е "глория"? Още една проява на дифракцията на светлината

Глория е оптичен феномен, причинен от взаимодействие на слънчева светлина с водни капки от мъгли или облаци. Прилича на дъга в кръг. Глория обаче са появява разположена срещу слънцето и се образува поради обратно разсейване или светлина, попада в малки водни капчици. Ако капките са с еднакъв размер, глорията ще изглежда по-ярка, защото размерът на глорията е обратно пропорционален на размера на водните капки.

Видимата светлина се състои от спектър от цветове, всеки с различна дължина на вълната. Призмата разделя светлината на съставните й дължини на вълната и я сглобява отново в "нормална" светлина.

Този процес се нарича дифракция в оптиката и може да се случи с всеки обект, който има необходимите характеристики, дори капка вода. Не се ограничава до призмите.

Но светлината прави нещо повече от просто дифракция, докато преминава през призмата (или всеки обект с правилния параметър) тя също се пречупва. Например, червената част от спектъра се пречупва много малко в сравнение с другите честоти, като виолетовата.

Същото явление причинява дъгите: светлината се пречупва във водните капчици, отразява се от стената на капката и след това се пречупва още веднъж, когато излиза от капката. Подобно на предходния пример, виолетовото се огъва повече, показвайки ни шарката от седем цвята.

Дъгата се появява, защото слънчевата светлина се пречупва в дъждовни капчици вода или пара (мъгла) в атмосферата, които отклоняват по различен ъгъл различните цветове на светлината. Например червеният цвят, който има най-дълга вълна от видимата светлинат се отклонява при пречупване на 137°30’, а късовълновия виолетов цвят на 139°20’ и така бялата светлина се разлага в спектър. Това явление се нарича дисперсия (разлагане на светлината) Rainbow formation Източник: wikipedia (fr)

Най-често се наблюдава основната дъга, при която светлината претърпява само едно вътрешно отражение. Ходът на лъчите е показано на илюстрацията по-горе в зелено. В основната дъга, червеният цвят е от външната страна на дъгата, ъгловия й радиус е 40-42 °.

Защо дъгата е кръгла?

wave-diffraction
Кредит: Quantum Catastrophes
wave-diffraction
Кредит: sodahead.com

Защо разноцветната дъждовна дъга има форма на част от окръжност, а в някои случаи описва идеален кръг около сянката на самолета ви? Лесно ще отговорим на този детски въпрос.

За да опростим задачата, да приемем, че Слънцето се намира на нивото на нашия хоризонт и че завесата на дъжда изглежда като вертикална стена, равнина, която е перпендикулярна на лъчите на слънцето В схемата с О е означен наблюдателя, с О1 − противоположната на слънцето точка, проекция върху водната завеса. Лъчите, които идват към наблюдателя, отразени от дъждовните капки, са видими за него само сключват ъгъл в диапазона от 40-42° с лъчите на слъцето, както споменахме малко по-рано. Така видимо за наблюдателя остава само сечението на обвивката на конус с връх 2 пъти 42° с водната завеса.

Rainbow formation 

Капките дъжд, разбира се, не висят неподвижно във въздуха, а бързо падат. Затова една капка участва в оформянето на образа на дъгата, само за много кратко, когато местоположението й е връх на ъгъл с рамене лъчите на слънцето и посоката на наблюдателя, с размер близък до 42°. Капките се движат толкова бързо, че наблюдателят вижда неподвижно изображение на дъгата.

Rainbow formation

Тъй като нормалното положение е да виждаме дъга от слънце, което се намира над нашия хоризонт, т. О1  ще е винаги поне малко под хоризонта и затова дъгата ще бъде най-често по-малка от полуокръжност. За да се види пълен кръг дъга трябва осветените капки вода, да са под наблюдателя. Това може да стане или с помощта на маркуч или ако преминавате със самолет над дъждовни облаци. Има и още един вариант -  ако източника на светлина е под нас, но това вече няма да е Слънцето.

Справка: Demangeon, O. D. S., et al. “Asymmetry in the atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-76 b.” Astronomy & Astrophysics 684 (2024): A27.

Източници:

 The First Atmospheric Rainbow on an Exoplanet?, Brian Koberlein

Примери за дифракция. Как се образува дъгата? Какво е хало?

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !