Астрономы раскрывают тайны экзопланет — горячих Юпитеров

373

В исследовании, опубликованном на днях в Astrophysical Journal Supplement Series, астрономы проанализировали архивные спектроскопические и фотометрические данные 25 горячих юпитеров, полученные с помощью космического телескопа и космического телескопа Спитцер.

Горячие юпитеры — это газовые гиганты, которые вращаются вокруг своей звезды, как правило, менее чем за 10 дней.

Хотя в нашей Солнечной системе их нет, они представляют собой обычно наблюдаемый тип экзопланет в других системах.

«Наше исследование знаменует собой поворотный момент в этой области: теперь мы переходим от характеристики атмосфер отдельных экзопланет к характеристике атмосферных популяций», — сказал Билл Эдвардс, автор работы.

В исследовании доктор Эдвардс и его коллеги использовали данные 600 часов наблюдений с Хаббла и 400 часов со Спитцера.

Они объединили два метода: изучение информации по транзитам (когда планета проходит перед своей звездой) и затмениям (когда планета проходит позади своей звезды).

Ученые смогли определить тенденции и ответить на вопросы о горячих юпитерах, на которые более ранние исследования не могли дать окончательного ответа в течение многих лет.

Среди находок авторы обнаружили, что ночная и дневная стороны горячих юпитеров сильно различаются, причем температура падает на сотни градусов по Цельсию от дня к ночи (в среднем исследователи обнаружили разницу в 1000 К).

Они также обнаружили, что у многих горячих юпитеров была термически перевернутая атмосфера, также известная как стратосфера, то есть их верхняя имеет температуру, которая увеличивается с высотой.

Горячие Юпитеры — это класс экзопланет газовых гигантов , которые физически похожи на Юпитер, но имеют очень короткие орбитальные периоды (P <10 дней). Близость к их звездам и высокие температуры поверхности атмосферы привели к их неофициальному названию «горячие Юпитеры».

Горячие Юпитеры — самые простые внесолнечные планеты для обнаружения методом радиальных скоростей, поскольку колебания, которые они вызывают в движении своих родительских звезд, относительно велики и быстры по сравнению с колебаниями других известных типов планет. Один из самых известных горячих Юпитеров — 51 Pegasi b. Открытая в 1995 году, она стала первой экзопланетой, обнаруженной на орбите солнцеподобной звезды. 51 Pegasi b имеет орбитальный период около 4 дней.

Определяющими характеристиками являются большие массы, охватывающие 0,36–11,8 массы Юпитера и короткие орбитальные периоды. Масса не может быть больше приблизительно 13,6 массы Юпитера, потому что тогда давление и температура внутри планеты были бы достаточно высокими, чтобы вызвать слияние дейтерия, и планета была бы коричневым карликом.

Это, по-видимому, было вызвано присутствием металлических элементов (оксида титана, оксида ванадия и гидрида железа), которые поглощали и таким образом нагревали атмосферу. Явление похоже на процесс, который происходит на Земле в озоновом слое.

Ученые обнаружили, что на некоторых планетах было меньше воды, чем ожидалось, предполагая, что они сформировались иначе, чем планеты с большим количеством воды.

Они также обнаружили больше металлов, чем предсказывали модели ранее, а это означает, что горячие Юпитеры, вероятно, сформировались не так, как считалось ранее.

«Многие вопросы, такие как происхождение воды на Земле, формирование Луны и различные истории эволюции Земли и Марса, до сих пор не решены, несмотря на нашу способность проводить измерения на месте», — сказал Квентин Чангеат, соавтор работы.

«Крупные исследования популяций экзопланет, подобные тому, что мы представляем здесь, направлены на понимание этих общих процессов».

Q. Changeat et al. 2022. Five Key Exoplanet Questions Answered via the Analysis of 25 Hot-Jupiter Atmospheres in Eclipse. ApJS 260, 3; doi: 10.3847/1538-4365/ac5cc2
Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии