Что такое Горячий Юпитер?

Горячий Юпитер — это тип экзопланет (планет, вращающихся вокруг других звезд), которые имеют массу и состав, схожие с Юпитером, но находятся очень близко к своей звезде. Из-за этого они испытывают крайне высокие температуры, часто достигающие более 1000 °C, что делает их гораздо горячее, чем наш Юпитер, который находится далеко от Солнца.

Вот несколько ключевых аспектов горячих Юпитеров:

1. Размеры и состав

Горячие Юпитеры обычно схожи по массе и размеру с Юпитером, и состоят в основном из газа (в основном водорода и гелия). В отличие от Земли, они не имеют твердой поверхности, и вся планета представляет собой газовую оболочку, которая может включать в себя облака из водяного пара, аммиака и других молекул.

2. Близость к звезде

Главная особенность горячих Юпитеров — это их крайне близкое расположение к звезде. Обычно такие планеты находятся на орбитах с периодом обращения всего от нескольких дней до двух недель. Например, знаменитая экзопланета 51 Пегаса b (первый открытый горячий Юпитер) имеет орбитальный период около 4,2 дня.

Из-за такой близости, температура на поверхности горячих Юпитеров может быть очень высокой, часто превышая 1000 °C. Это происходит потому, что планета получает огромное количество энергии от своей звезды.

3. Эффект «синхронного вращения»

Многие горячие Юпитеры находятся в состоянии «синхронного вращения», что означает, что они всегда показывают одну сторону своей звезде. То есть одна сторона планеты всегда обращена к звезде, а другая — постоянно в тени. Это приводит к сильному контрасту температур между солнечной и теневой сторонами: на солнечной могут быть экстремально высокие температуры, а на темной — очень холодные.

4. Атмосфера

Атмосфера горячих Юпитеров состоит в основном из водорода, гелия, метана и водяного пара, а также может содержать другие молекулы, такие как аммиак. В результате сильного нагрева атмосфера на таких планетах может быть сильно расслоена, и давление на поверхности может быть очень высоким.

Некоторые горячие Юпитеры также демонстрируют интересные явления в своих атмосферных струях и ветрах. Например, обнаружены гигантские ветры, движущиеся со скоростью несколько километров в секунду.

5. Орбитальные изменения и миграция

Горячие Юпитеры представляют собой интересный случай в плане орбитальной динамики. Теоретически, такие планеты не могли бы сформироваться так близко к своим звездам. Скорее всего, они начали свой путь на более удаленных орбитах, а затем мигрировали к своей звезде через взаимодействие с материалом протопланетного диска (например, пылью и газом) или через гравитационные взаимодействия с другими планетами.

Такой процесс миграции может происходить через несколько механизмов:

• Дисковое торможение — когда планета взаимодействует с газом и пылью в протопланетном диске, что замедляет ее движение и приводит к сокращению орбиты.
• Гравитационные взаимодействия с другими планетами или звездами могут вызывать «перехват» планеты и уменьшение ее орбитального радиуса.

6. Поиск и исследования

Горячие Юпитеры были одной из первых категорий экзопланет, открытых с помощью телескопов, таких как Хаббл и Кеплер. Они стали ключевыми объектами для изучения экзопланетных атмосфер и гравитационных взаимодействий.

Одним из основных методов, с помощью которых астрономы обнаруживают горячие Юпитеры, является метод транзита — наблюдение за тем, как планета, проходя перед своей звездой, уменьшает ее светимость. Измеряя это уменьшение, можно вычислить массу, радиус и даже состав атмосферы планеты. Это позволяет собирать информацию о таких экзопланетах, несмотря на то, что они находятся за пределами нашей Солнечной системы.

7. Примеры горячих Юпитеров

• 51 Пегаса b — первая обнаруженная экзопланета, которая оказалась горячим Юпитером, вращающимся вокруг звезды в созвездии Пегаса. Открытие этой планеты в 1995 году стало значимым событием в астрономии.
• HD 209458 b (Осирис) — еще один знаменитый горячий Юпитер, известный тем, что его атмосфера была исследована с помощью телескопа Хаббл. Оказалось, что эта планета теряет атмосферу в виде «потока», который уходит в космос под действием солнечного ветра.

Горячие Юпитеры являются ключевыми объектами для понимания того, как планеты могут мигрировать и эволюционировать в планетных системах, и играют важную роль в поиске экзопланет с условиями, непохожими на Землю.