У планеты WASP-12 b обнаружили гигантский хвост утекающего водорода
Астрономы обнаружили признаки огромного потока водорода, покидающего атмосферу горячего юпитера WASP-12 b. Наблюдаемое облако простирается за планетой примерно на 14 её радиусов и более чем в 11 раз превышает размер области, в которой её вещество удерживается гравитацией. Результаты согласуются с моделью, согласно которой газ выходит за пределы этой области и под действием приливных сил вытягивается в протяжённые хвосты.
WASP-12 b относится к горячим юпитерам — газовым гигантам, обращающимся чрезвычайно близко к своим звёздам. Один оборот вокруг звезды планета совершает всего за 1,09 земных суток. Её верхние слои атмосферы подвергаются интенсивному излучению, а сама планета заполняет значительную часть своей полости Роша — области, внутри которой вещество ещё может оставаться гравитационно связанным с ней. Для WASP-12 b этот показатель составляет около 0,55 и превышает значения у нескольких других горячих юпитеров с известными протяжёнными потоками вещества.
Чтобы проследить утечку газа, Морган Сайдел и его коллеги наблюдали прохождение WASP-12 b перед звездой 2 февраля 2026 года с помощью спектрографа Keck Planet Finder на телескопе Keck I. Наблюдения продолжались около восьми часов — более чем вдвое дольше самого трёхчасового транзита. За это время исследователи получили 43 спектра, включая 17 во время прохождения планеты и 26 до и после него.
Основным признаком утекающей атмосферы стало дополнительное поглощение света звездой в спектральных линиях водорода H-альфа и H-бета. Во время транзита глубина поглощения в линии H-альфа составила 2,66 ± 0,25 процента при статистической значимости 10,6 стандартного отклонения. Для линии H-бета исследователи получили 2,88 ± 0,43 процента при значимости 6,8 стандартного отклонения.
Поглощение продолжалось и после того, как сама планета закончила прохождение перед диском звезды. Сигнал H-альфа сохранялся ещё около 141 минуты. По расчётам авторов, соответствующая структура из водорода простирается примерно на 14 радиусов планеты, или на 11,5 радиуса её полости Роша. В линии H-бета поглощение наблюдалось около 130 минут после транзита, что соответствует примерно 13 радиусам планеты и 10,6 радиуса полости Роша.
Такая протяжённость значительно превышает размеры обычной атмосферы WASP-12 b. Измерения указывают на большой хвост вещества, который остаётся видимым на фоне звезды после ухода планеты с её диска. Авторы также обнаружили более слабые признаки поглощения перед транзитом, поэтому утекающее вещество может располагаться как впереди, так и позади планеты.
Дополнительную информацию дала скорость газа. Основная часть поглощения водорода наблюдалась в системе отсчёта звезды и не следовала за орбитальным движением WASP-12 b. В течение транзита основной компонент линии H-альфа постепенно смещался от красной части спектра к синей. Такое изменение соответствует расчётам для потоков, в которых вещество впереди планеты движется в сторону звезды, а газ позади неё — в сторону наблюдателя.
Наблюдаемая структура согласуется с моделями переполнения полости Роша. Когда сильно разогретая атмосфера расширяется достаточно далеко, часть газа перестаёт оставаться гравитационно связанной с планетой. После выхода наружу вещество испытывает воздействие гравитации звезды и планеты, звёздного ветра и приливных сил, которые могут растягивать поток вдоль орбиты.
Подобные гигантские структуры ранее обнаружили у трёх других газовых планет, обращающихся вокруг звёзд ранних спектральных классов: HAT-P-32 b, HAT-P-67 b и WASP-121 b. Их газовые хвосты достигают десятков радиусов планеты, а в наиболее экстремальном случае у WASP-121 b утекающее вещество занимает более половины орбиты. Для всех трёх планет измеренные темпы потери атмосферы превышают 10¹² граммов в секунду.
Признаки потери атмосферы у WASP-12 b наблюдались и раньше. Ультрафиолетовые измерения показывали поглощение металлами за пределами полости Роша, а наблюдения 2012 года выявили возможное дополнительное поглощение H-альфа. Последующие измерения в 2019–2020 годах этот сигнал не подтвердили. Новые наблюдения согласуются с результатами 2024–2025 годов, в которых появились свидетельства утечки водорода и гелия из атмосферы планеты.
WASP-12 b представляет особый интерес ещё по одной причине: это единственный газовый гигант за пределами Солнечной системы, для которого измерено уменьшение орбиты под действием приливных процессов. Планета постепенно приближается к своей звезде. Геометрия потока утекающего вещества может помочь проверить модели, согласно которым газ вокруг звезды способен влиять на дальнейшую орбитальную эволюцию таких планет.
Новые данные пока охватывают около восьми часов, а не полный 26-часовой оборот WASP-12 b вокруг звезды. Поэтому точные размеры всей газовой структуры и её трёхмерную форму определить невозможно. Авторы считают необходимыми наблюдения на протяжении полной орбиты. Они позволят выяснить, насколько далеко водородные хвосты действительно простираются впереди и позади планеты и образует ли потерянное вещество более крупную структуру вокруг звезды.
Исследование в виде препринта на arXiv.