На языке света: Обсерватория Cheops приняла странный сигнал с планеты в созвездии Рыб

За последние три года астрономы десятки раз наблюдали удивительный мир возле похожей на Солнце звезды и всё время замечали там один и тот же феномен.

На этом изображении — сравнение Солнца и звезды WASP-76, возле которой и наблюдают любопытную планету. Звезда эта, по данным измерений, раза в полтора крупнее и массивнее нашего светила, а выглядит и ещё больше. Но всё равно она по сравнению со многими другими очень маленькая, такие называют жёлто-белыми карликами. Находится она примерно на том же расстоянии от нас, что и знаменитая Бетельгейзе, — 630–640 световых лет. Только в другом созвездии — в Рыбах.

Слева на картинке, соответственно, сама планета. Она по массе почти как Юпитер, а по размеру почти вдвое больше него. Очевидно, это потому, что этот "юпитер" чрезвычайно раскалён: он раз в десять ближе к своему солнцу, чем Меркурий к своему. Оборот вокруг звезды планета WASP-76 b успевает сделать менее чем за два земных дня.

По спектру отражённого этим "юпитером" света учёные смогли определить, из чего планета состоит, какие содержит вещества. Оказалось, что в её атмосфере очень много расплавленного железа, натурально выпадают железные дожди. А вообще, там прослеживается целая "таблица Менделеева": и кальций, и магний, и хром, и литий, и ванадий, и ещё много чего.

Но дело в том, что работающая на околоземной орбите космическая обсерватория Cheops эту планету наблюдает постоянно, и за последние три года более 20 раз отмечалось одно и то же удивительное явление: освещённая часть планеты не везде имеет одинаковую яркость: с одной стороны она заметно более яркая. И всегда эта особенно яркая область находится возле границы между дневной и ночной стороной планеты, эту границу называют линией терминатора. Учёные приходят к выводу, что имеют дело с каким-то оптическим эффектом в атмосфере. И даже подозревают, с каким именно: оно называется эффектом глории. До сих пор его наблюдали только на Земле и Венере.

Как замечательно объяснили в издании Nature, по сути, это сильно искажённое отражение Солнца капельками воды или (на другой планете) ещё какого-то подходящего аэрозоля. Но дело в том, что это отражение совершенно необычное. Оно работает не по тому принципу, по какому обычно свет отражается.

Если взять, например, радугу, то это дисперсия света, то есть разложение этого общего потока на всё разнообразие содержащихся в нём отдельных волн разной длины. И в данном случае самое важное, что нужно понимать, — что для этого свет, то есть фотоны, должен сквозь призму проходить, этой призмой для создания радуги служит скопление капель воды в атмосфере.

Так вот, после многолетнего разбирательства учёные обнаружили, что глория принципиально отличается от радуги тем, что здесь свет на самом деле сквозь капли не проходит. Фотоны этих капель не касаются. Они проходят рядом, очень близко к капле. И тут, видимо, как раз проявляется удивительная особенность фотона, которую все проходят в школе: это одновременно и частица, и электромагнитная волна. Частица света — это квантовая частица. А квантовые частицы с тех самых пор, как их существование обнаружили, не перестают своими сверхспособностями сводить с ума всё здравомыслящее человеческое сообщество. И в случае глории сверхспособность фотона заключается в том, что в качестве волны он может отразиться от капли, к ней вообще не прикасаясь. Прозрачная сфера не остаётся равнодушной, когда мимо следует лучезарный фотон, — в ней возникают вызванные им же электромагнитные волны, которые вырываются наружу во всех направлениях, и в том числе в сторону наблюдателя. То есть получается, что это не непосредственное, а как бы косвенное отражение света.

Но стоит подчеркнуть вот что: для наблюдения глории нужно, чтобы Солнце (или, соответственно, любая другая звезда) находилось ровно позади, "за спиной" наблюдателя. На Земле люди видят её чаще всего с борта самолёта либо с вершины горы, и с вершины горы часто получается так, что наблюдатель (из-за спины которого светит Солнце) видит в центре глории собственную тень.

И таким же образом глорию наблюдал на Венере летавший вокруг неё зонд Venus Express: он "видел" эффект в тот момент, когда Солнце было позади него.

Поэтому возникает вопрос, как это так получается, что телескоп в 700 километрах от Земли "видит" глорию на планете возле звезды в шести сотнях световых лет? Предполагают, что в моменты наблюдения глории телескоп очень удачно "смотрит" с той же самой стороны, откуда на планету светит её солнце. А ещё обращает на себя внимание многократность наблюдения этой экзопланетной глории. Это говорит о том, что в атмосфере далёкого "юпитера" постоянно сохраняются необходимые для этого редкого эффекта условия — идеально или почти идеально сферические (и притом одинаковые по размерам) капли. И конечно, хотелось бы знать, капли какого именно вещества там таким образом скапливаются и такой эффект производят.