На одній з планет системи Kepler-13 йде сніг з пластівців оксиду титану - правда, тільки на нічному боці планети.
Маленька буква в слові «юпітери» - не помилка: так називають цілий клас планет - газових гігантів за межами Сонячної системи. Вони порівняються за розміром з нашим Юпітером, але знаходяться значно ближче до своїх зірок. Зазвичай рік на таких планетах триває менше десяти днів. Вони додають періодичну складову до руху своєї зірки, або змушують її «миготіти», проходячи між нею і телескопом, завдяки чому їх і виявляють. Гарячі юпітери складають значну частку серед відомих нам екзопланет, оскільки через їх розміри і близькість до їх зірок подібні астрономічні ефекти особливо помітні.
Один з таких юпітерів під назвою Kepler-13Ab належить до системи Кеплер-13А, яка знаходиться на відстані близько 1730 світлових років від Землі. На ілюстрації показано, як він обертається навколо свого сонця, крім нього також зображені бінарний компаньйон Кеплер-13В і помаранчева карликова зірка Кеплер-13С, які теж входять до складу цієї багатозвезеної системи.
Маса Kepler-13Ab в шість разів більше, ніж у Юпітера. На другій ілюстрації показано порівняльний «парад планет», який дозволяє оцінити розміри гіганта. За рахунок приливної сили він завжди повернуть до свого сонця однією і тією ж стороною, тоді як інша знаходиться у вічній тіні, як у випадку Місяця і Землі. Завдяки близькості до зірки температура денної сторони планети становить 2760 ° С.
Астрономи звернули увагу на Kepler-13Ab, тому що атмосфера планети стає холоднішою в міру видалення від поверхні. Нам здається це природним, але це природно на Землі, а на гарячих юпітерах більш високі шари атмосфери зазвичай більш гарячі, ніж нижні. Дослідники з NASA припустили, що вся справа в оксиді титану (TiO), точніше, в його відсутності на денній стороні. Оксид титану - звичайний компонент атмосфери таких планет, він активно поглинає сонячне світло, тим самим збільшуючи температуру атмосфери за рахунок перевипромінювання. Але на він, ймовірно, просто зник з його денного боку.
Як могло статися, що на Kepler-13Ab оксид титану зник з денного боку? Швидше за все, TiO в газовій формі збирається в хмари, і сильні вітри здувають їх на нічний бік планети, яка набагато холодніше. Через перепад температур всередині хмар утворюються кристали, схожі з пластівцями снігу на Землі; завдяки сильній гравітації «сніг» випадає на нижчі шари атмосфери і залишається там у «пастці». Таким чином сонячна частина планети виявляється без сонцезахисного газу, і високі шари атмосфери залишаються холодними.
Цей ефект вдалося виявити за допомогою даних з однієї з камер космічного телескопа «Хаббл» в інфрачервоному діапазоні, зібраних під час так званого вторинного затемнення, коли планета заходить за свою зірку. Під час такого затемнення можна отримати дані про температуру складових атмосфери денного боку планети.
Отримані результати (опубліковані в The Astronomical Journal) підтверджують більш ранню теорію про те, що такі опади можливі на гарячих планетах з сильною гравітацією, які завжди повернуті до свого сонця однією стороною. Швидше за все подібні атмосферні явища відбуваються і на інших гарячих юпітерах. Різниця в тому, що гравітація на їх поверхні слабша, тому оксидо-титановий «сніг» опускається недостатньо низько, і його здуває назад на гарячу денну сторону, де він знову випаровується.
"Вивчення атмосфери гарячих юпітерів дає нам інструменти для більш детального уявлення про те, що відбувається в атмосферах планет, схожих за розміром із Землею. У нас досі немає повного розуміння про клімат планет за межами Сонячної системи. За погодою на землеподібних планетах набагато складніше спостерігати, тому що вони набагато менші, і атмосферні явища на них набагато складніші. Тому великі і порівняно прості для спостереження гарячі юпітери - дуже цінне джерело інформації ", - говорить Томас Бітті (Thomas Beatty) з Університету штату Пенсільванія, науковий керівник групи астрофізиків, які зробили відкриття.
Явища подібного роду дозволяють нам краще розібратися в тонкощах погодних умов і складу атмосфери екзопланет. Можливо, ці відомості знадобляться і для того, щоб оцінити, чи може існувати життя на тих чи інших землеподібних екзопланетах.