Astronomai pateikia „lauko vadovą“ egzoplanetoms, žinomoms kaip karštieji Jupiteriai

Karštieji Jupiteriai – milžiniškos dujų planetos, skriejančios aplink žvaigždes šeimininkes itin siauromis orbitomis – tapo šiek tiek mažiau paslaptingos dėl naujo tyrimo, kuriame teorinis modeliavimas derinamas su Hablo kosminio teleskopo stebėjimais.

Nors ankstesniuose tyrimuose daugiausia dėmesio buvo skiriama atskiriems pasauliams, klasifikuojamiems kaip"karštieji Jupiteriai" Dėl paviršutiniško jų panašumo į dujų milžiną mūsų pačių saulės sistemoje, naujasis tyrimas yra pirmasis, kuriame nagrinėjama platesnė keistų pasaulių populiacija. Paskelbta mGamtos astronomija, Arizonos universiteto mokslininko vadovaujamas tyrimas astronomams suteikia precedento neturintį"lauko vadovas" į karštą Jupiterį ir siūlo įžvalgą apie planetų formavimąsi apskritai.

Nors astronomai mano, kad tik maždaug 1 iš 10 žvaigždžių turi egzoplanetą karštojoje Jupiterio klasėje, šios ypatingos planetos sudaro didelę iki šiol atrastų egzoplanetų dalį, nes jos yra didesnės ir ryškesnės už kitų tipų egzoplanetas, pvz. kaip uolėtos, panašesnės į žemę planetos arba mažesnės, vėsesnės dujinės planetos. Visi karšti Jupiteriai, kurių dydis svyruoja nuo maždaug trečdalio Jupiterio dydžio iki 10 Jupiterio masių, sukasi aplink savo žvaigždę labai arti, paprastai daug arčiau nei Merkurijus, vidinė mūsų saulės sistemos planeta, yra Saulės. A"metai" tipiškame karštame Jupiteryje trunka valandas arba daugiausia kelias dienas. Palyginimui, Merkurijaus kelionei aplink saulę reikia beveik trijų mėnesių.

Manoma, kad dėl savo artimų orbitų dauguma (jei ne visi) karštų Jupiterių yra greitai apsikabinę su savo žvaigždėmis šeimininkais, kurių viena pusė yra amžinai veikiama žvaigždės' spinduliuotės, o kita – apgaubta. amžinoje tamsoje. Tipiško karšto Jupiterio paviršius gali įkaisti iki beveik 5000 laipsnių pagal Farenheitą, kai yra"vėsesnis" bandiniai, pasiekiantys 1400 laipsnių – pakankamai karšti, kad ištirptų aliuminis.

Tyrimui, kuriam vadovavo Megan Mansfield, NASA Sagano bendradarbė iš Arizonos universiteto' Steward observatorijos, buvo naudojami stebėjimai, atlikti naudojant Hablo kosminį teleskopą, kurie leido komandai tiesiogiai išmatuoti karštųjų Jupiterių emisijos spektrus. nepaisant to, kad Hablas negali'atvaizduoti nė vienos iš šių planetų tiesiogiai.

& quot;Šios sistemos, šios žvaigždės ir jų karštieji Jupiteriai yra per toli, kad atskirtų žvaigždę ir jos planetą," Mansfieldas pasakė."Viskas, ką matome, yra taškas – abiejų šviesos šaltinis."

Mansfieldas ir jos komanda naudojo metodą, žinomą kaip antrinis užtemimas, kad gautų informaciją iš stebėjimų, leidžiančių giliai pažvelgti į planetas' atmosferą ir įgyti įžvalgų apie jų struktūrą ir cheminę sudėtį. Ši technika apima pakartotinius tos pačios sistemos stebėjimus, užfiksuojant planetą įvairiose jos orbitos vietose, įskaitant tada, kai ji nukrenta už žvaigždės.

& quot;Mes iš esmės matuojame bendrą šviesą, sklindančią iš žvaigždės ir jos planetos, ir lyginame tą matavimą su tuo, ką matome, kai planeta yra paslėpta už savo žvaigždės," Mansfieldas pasakė."Tai leidžia atimti žvaigždės' indėlį ir izoliuoti planetos skleidžiamą šviesą, nors' jos tiesiogiai nematome."

Užtemimo duomenys suteikė tyrėjams įžvalgos apie karštų Jupiterių atmosferų šiluminę struktūrą ir leido jiems sudaryti individualius temperatūrų ir slėgio profilius kiekvienam iš jų. Tada komanda išanalizavo beveik infraraudonųjų spindulių šviesą, kuri yra bangų ilgių juosta, esanti už žmonių matomo diapazono, sklindanti iš kiekvienos karštos Jupiterio sistemos, kad nustatytų vadinamąsias sugerties savybes. Kadangi kiekviena molekulė ar atomas turi savo specifinį absorbcijos profilį, pavyzdžiui, pirštų atspaudus, skirtingų bangų ilgių stebėjimas leidžia tyrėjams gauti informacijos apie karštųjų Jupiterių cheminę sudėtį. Pavyzdžiui, jei planetos' atmosferoje yra vandens, jis sugers 1,4 mikrono šviesą, kuri patenka į bangų ilgių diapazoną, kurį Hablo mato labai gerai.

& quot;Tam tikra prasme mes naudojame molekules, kad nuskaitytume šių karštų Jupiterių atmosferą," Mansfieldas pasakė." Mes galime naudoti stebimą spektrą, kad gautume informaciją apie tai, iš ko sudaryta atmosfera, taip pat galime gauti informacijos apie tai, kaip atrodo atmosferos struktūra."

Komanda žengė dar vieną žingsnį, kiekybiškai įvertindama stebėjimo duomenis ir palygindama juos su fizinių procesų modeliais, kurie, kaip manoma, veikia karštų Jupiterių atmosferose. Abu rinkiniai labai sutapo, patvirtindami, kad daugelis spėjimų apie planetas' Teoriniu darbu pagrįsta prigimtis atrodo teisinga, pasak Mansfieldo, kuris teigė, kad išvados yra" jaudinančios, nes jos nebuvo garantuotos."

Rezultatai rodo, kad visuose karštuosiuose Jupiteriuose, o ne tik 19 įtrauktų į tyrimą, greičiausiai yra panašių molekulių rinkinių, tokių kaip vanduo ir anglies monoksidas, kartu su mažesniu kiekiu kitų molekulių. Atskirų planetų skirtumai dažniausiai turėtų būti skirtingi santykiniai šių molekulių kiekiai. Išvados taip pat atskleidė, kad pastebėtos vandens sugerties savybės šiek tiek skyrėsi nuo vieno karšto Jupiterio iki kito.

& quot;Apibendrinant, mūsų rezultatai rodo, kad yra nemaža tikimybė, kad išsiaiškinsime bendrą vaizdą, kuris vyksta šių planetų chemijoje," Mansfieldas pasakė." Tuo pačiu metu kiekviena planeta turi savo cheminę sudėtį, o tai taip pat turi įtakos tam, ką matome savo stebėjimuose."

Pasak autorių, rezultatai gali būti naudojami siekiant nustatyti, ką astronomai galėtų pamatyti žiūrėdami į karštą Jupiterį, kuris' anksčiau nebuvo tyrinėtas. NASA' naujienų pavyzdinio teleskopo Jameso Webbo kosminio teleskopo paleidimas, numatytas gruodžio 18 d., sujaudino egzoplanetų medžiotojus, nes Webbas gali matyti daug platesniu infraraudonųjų spindulių diapazonu ir leis daug daugiau. detaliai pažvelgti į egzoplanetas, įskaitant karštuosius Jupiterius.

& quot;Daug ko mes vis dar nežinome' apie tai, kaip apskritai formuojasi planetos, ir vienas iš būdų, kaip tai gali nutikti, yra pažvelgti į šių karštų atmosferų Jupiteriai ir išsiaiškinti, kaip jie atsidūrė ten, kur yra," Mansfieldas pasakė."Turėdami Hablo duomenis, galime pažvelgti į tendencijas tirdami vandens sugertį, bet kai kalbame apie visos atmosferos sudėtį, yra daug kitų svarbių molekulių, į kurias norite pažvelgti, pvz. anglies monoksidas ir anglies dioksidas, o JWST suteiks mums galimybę iš tikrųjų stebėti ir juos."