Astronomi sniedz "lauka ceļvedi" eksoplanētām, kas pazīstamas kā karstie Jupiteri

Karstie Jupiteri — milzu gāzes planētas, kas ārkārtīgi šaurās orbītās skrien ap savām saimniekzvaigznēm — ir kļuvušas mazliet mazāk noslēpumainas, pateicoties jaunam pētījumam, kurā teorētiskā modelēšana ir apvienota ar Habla kosmiskā teleskopa novērojumiem.

Lai gan iepriekšējie pētījumi galvenokārt bija vērsti uz atsevišķām pasaulēm, kas klasificētas kā" karstie Jupiteri" Ņemot vērā to virspusējo līdzību ar gāzes gigantu mūsu pašu Saules sistēmā, jaunais pētījums ir pirmais, kas aplūko plašāku dīvaino pasauļu populāciju. PublicētsDabas astronomija, pētījums, ko vadīja Arizonas Universitātes pētnieks, sniedz astronomiem vēl nebijušu"field guide" uz karstajiem Jupiteriem un piedāvā ieskatu planētu veidošanā kopumā.

Lai gan astronomi domā, ka tikai aptuveni 1 no 10 zvaigznēm atrodas eksoplaneta karstajā Jupitera klasē, savdabīgās planētas veido ievērojamu daļu no līdz šim atklātajām eksoplanetām, jo ​​tās ir lielākas un spožākas nekā cita veida eksoplanētas, piemēram, kā akmeņainas, vairāk Zemei līdzīgas planētas vai mazākas, vēsākas gāzes planētas. Visi karstie Jupiteri, kuru izmērs ir no aptuveni vienas trešdaļas Jupitera lieluma līdz 10 Jupitera masām, riņķo ap savu saimniekzvaigzni ārkārtīgi tuvā diapazonā, parasti daudz tuvāk Saulei nekā Merkurs, mūsu Saules sistēmas visdziļākā planēta. A"gads" uz tipiska karstā Jupitera ilgst stundas vai ilgākais dažas dienas. Salīdzinājumam, Merkurs aizņem gandrīz trīs mēnešus, lai pabeigtu ceļojumu apkārt saulei.

To tuvu orbītu dēļ tiek uzskatīts, ka lielākā daļa, ja ne visi, karstie Jupiteri ir ātrā apskāvienā ar savām saimniekzvaigznēm, un viena puse ir mūžīgi pakļauta zvaigznes' starojumam, bet otra ir apvilkta. mūžīgā tumsā. Tipiska karsta Jupitera virsma var sakarst līdz gandrīz 5000 grādiem pēc Fārenheita ar"vēsāku" paraugi, kas sasniedz 1400 grādus — pietiekami karsti, lai izkausētu alumīniju.

Pētījumā, ko vadīja Megana Mansfīlda, NASA Sagana stipendiāte Arizonas Universitātes' Steward observatorijā, tika izmantoti novērojumi, kas veikti ar Habla kosmosa teleskopu, kas ļāva komandai tieši izmērīt karsto Jupiteru emisijas spektrus. neskatoties uz to, ka Habls nevar'tieši attēlot nevienu no šīm planētām.

& quot;Šīs sistēmas, šīs zvaigznes un to karstie Jupiteri, ir pārāk tālu, lai atrisinātu atsevišķu zvaigzni un tās planētu," Mansfīlds teica." Viss, ko mēs redzam, ir punkts — abu apvienotais gaismas avots."

Mansfīlda un viņas komanda izmantoja metodi, kas pazīstama kā sekundārais aptumsums, lai izvilktu informāciju no novērojumiem, kas ļāva viņiem ieskatīties dziļi planētās' atmosfērā un gūt ieskatu to struktūrā un ķīmiskajā sastāvā. Šis paņēmiens ietver vienas un tās pašas sistēmas atkārtotus novērojumus, noķerot planētu dažādās vietās tās orbītā, tostarp tad, kad tā iegrimst aiz zvaigznes.

& quot;Mēs būtībā mēra kombinēto gaismu, kas nāk no zvaigznes un tās planētas, un salīdzinām šo mērījumu ar to, ko mēs redzam, kad planēta ir paslēpta aiz tās zvaigznes," Mansfīlds teica."Tas ļauj mums atņemt zvaigznes' ieguldījumu un izolēt planētas izstaroto gaismu, lai gan mēs' nevaram to tieši redzēt."

Aptumsuma dati sniedza pētniekiem ieskatu karsto Jupitera atmosfēru termiskajā struktūrā un ļāva viņiem izveidot individuālus temperatūras un spiediena profilus katram no tiem. Pēc tam komanda analizēja gandrīz infrasarkano gaismu, kas ir viļņu garumu josla, kas atrodas tieši ārpus cilvēkiem redzamā diapazona un nāk no katras karstās Jupitera sistēmas tā sauktajām absorbcijas īpašībām. Tā kā katrai molekulai vai atomam ir savs specifisks absorbcijas profils, piemēram, pirkstu nospiedums, dažādu viļņu garumu apskate ļauj pētniekiem iegūt informāciju par karsto Jupitera ķīmisko sastāvu. Piemēram, ja planētas' atmosfērā atrodas ūdens, tas absorbēs gaismu 1,4 mikronu apjomā, kas ietilpst viļņu garumu diapazonā, ko Habls var redzēt ļoti labi.

& quot;Savā ziņā mēs izmantojam molekulas, lai skenētu šo karsto Jupiteru atmosfēru," Mansfīlds teica." Mēs varam izmantot novēroto spektru, lai iegūtu informāciju par to, no kā sastāv atmosfēra, kā arī mēs varam iegūt informāciju par to, kā izskatās atmosfēras struktūra."

Komanda gāja soli tālāk, kvantificējot novērojumu datus un salīdzinot tos ar fizisko procesu modeļiem, kas, domājams, darbojas karstā Jupitera atmosfērā. Abi komplekti ļoti labi sakrita, apstiprinot, ka daudzas prognozes par planētām' daba, kas balstīta uz teorētisko darbu, šķiet pareiza, saskaņā ar Mansfīldu, kurš teica, ka atklājumi ir" aizraujoši, jo tie nebija nekas garantēts."

Rezultāti liecina, ka visi karstie Jupiteri, ne tikai 19, kas iekļauti pētījumā, visticamāk satur līdzīgas molekulu kopas, piemēram, ūdeni un oglekļa monoksīdu, kā arī mazāku daudzumu citu molekulu. Atšķirībām starp atsevišķām planētām galvenokārt vajadzētu būt atšķirīgam šo molekulu relatīvajam daudzumam. Rezultāti arī atklāja, ka novērotās ūdens absorbcijas pazīmes nedaudz atšķiras no viena karstā Jupitera uz otru.

& quot;Kopumā mūsu rezultāti liecina, ka pastāv liela iespēja, ka mēs esam izdomājuši lielos attēlus, kas notiek šo planētu ķīmijā," Mansfīlds teica." Tajā pašā laikā katrai planētai ir savs ķīmiskais sastāvs, un tas arī ietekmē to, ko mēs redzam savos novērojumos."

Pēc autoru domām, rezultātus var izmantot, lai vadītu cerības par to, ko astronomi varētu redzēt, aplūkojot karstu Jupiteru, kas' iepriekš nav pētīts. NASA' ziņu flagmaņa teleskopa Džeimsa Veba kosmosa teleskopa palaišana, kas paredzēta 18. decembrī, ir satraukusi eksoplanetu medniekus, jo Vebs var redzēt daudz plašākā infrasarkanās gaismas diapazonā un ļaus daudz vairāk detalizēts eksoplanetu apskats, tostarp karstie Jupiters.

& quot;Ir daudz, ko mēs joprojām nezinām' par to, kā veidojas planētas kopumā, un viens no veidiem, kā mēs cenšamies saprast, kā tas varētu notikt, ir aplūkot šo karsto atmosfēru. Jupiteri un izdomāt, kā viņi nokļuva tur, kur viņi ir," Mansfīlds teica."Izmantojot Habla datus, mēs varam aplūkot tendences, pētot ūdens absorbciju, bet, ja mēs runājam par atmosfēras sastāvu kopumā, ir vēl daudzas citas svarīgas molekulas, kuras vēlaties apskatīt, piemēram, oglekļa monoksīds un oglekļa dioksīds, un JWST dos mums iespēju reāli novērot arī tos."