|
Сверхгорячая экзопланета со сверхбыстрыми ветрами
|
|
|
|
В погоне за экзопланетами многие ищут пригодные для жизни миры. Приятно открывать планеты, которые напоминают нам о родине, — планеты, расположенные на идеальном расстоянии от своей звезды-хозяина, с океанами воды, покрывающими их поверхность, и атмосферами, пригодными для дыхания.
|
|
|
|
Однако некоторых астрофизиков интересует совершенно другой тип экзопланет: коварный горячий Юпитер. Одним из таких ученых является Эмили Дейберт, научный сотрудник Южной обсерватории Джемини в Чили, которая является частью Международной обсерватории Джемини, управляемой NSF NOIRLab.
|
|
|
|
Сверхгорячий Юпитер под названием HAT-P-70 b был в центре внимания недавнего исследования, проведенного в Gemini South под руководством Адама Ланжевельда, младшего научного сотрудника Университета Джона Хопкинса, и группы астрономов, включая Дайберта. Результаты этого исследования представлены в статье, опубликованной в Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
В ходе исследования команда использовала новый инструмент на телескопе Gemini South, который называется оптическим спектрографом высокого разрешения Gemini (GHOST). GHOST - это мощный прибор, который способен одновременно наблюдать в широком диапазоне длин волн.
|
|
|
|
Он также может выполнять наблюдения с высокой эффективностью, обеспечивая при этом разрешение мирового класса. Эти возможности позволили команде заглянуть вглубь атмосферы HAT-P-70 b, где они обнаружили ветры, дующие с невероятной скоростью.
|
|
|
|
|
|
|
Горячие Юпитеры - это газовые гиганты, похожие на наш Юпитер по размерам, но сильно отличающиеся по характеру. Они расположены гораздо ближе к своим звездам-хозяевам, чем наша соседняя планета, что придает им заметно отличающиеся физические свойства.
|
|
|
|
Чтобы проиллюстрировать их расстояния, нашему Юпитеру требуется почти 12 лет, чтобы совершить оборот вокруг солнца, в то время как горячим Юпитерам требуется 10 дней или даже меньше. Некоторые из них даже совершали оборот вокруг своих солнц менее чем за сутки.
|
|
|
|
Вращение на таком близком расстоянии приводит к невероятно высокой температуре поверхности этих планет, отсюда и их название. Часто они находятся в приливно-отливной зоне, что означает, что одна их сторона постоянно обращена к своей звезде, и у них чрезвычайно жаркий "день", а другая сторона постоянно обращена в противоположную сторону, где "ночь" холоднее.
|
|
|
|
HAT-P-70 b - очень "пухлая" планета, радиус которой почти вдвое превышает радиус Юпитера. Она находится так близко к своей звезде-хозяину, что ее орбита составляет 2,7 земных суток, а температура составляет около 2300° по Цельсию (около 4200° по Фаренгейту), что делает ее одной из самых жарких планет, известных на сегодняшний день. Экстремальные температуры создают на этом сверхгорячем Юпитере экзотическую атмосферу с разнообразным составом газообразных атомов и ионов металлов.
|
|
|
|
"Эти сверхгорячие атмосферы являются идеальными лабораториями для изучения экзопланет в более широком масштабе благодаря фантастической возможности обнаружения и изучения множества химических соединений", - объясняет Ланжевельд. "Измеряя количество различных элементов, особенно сравнивая "каменные" элементы, такие как кальций и железо, с "ледяными" элементами, такими как вода и углерод, мы можем узнать о том, как они формировались и эволюционировали".
|
|
|
|
Чтобы изучить атмосферу HAT-P-70 b, команда ученых наблюдала, как планета проходит через свою звезду-хозяина. Когда свет звезды проходит через атмосферу планеты, химические вещества в атмосфере действуют как фильтр, который поглощает свет определенной длины волны.
|
|
|
|
Используя спектроскопию — метод наблюдения, при котором свет от объекта распределяется по спектру, — команда может определить, какие химические вещества присутствуют в атмосфере, идентифицируя похожие на отпечатки пальцев линии поглощения, которые появляются в спектре.
|
|
|
|
В атмосфере HAT-P-70 b команда ученых обнаружила следы ионизированного кальция — газообразной и высокоэнергетической формы кальция, которая может существовать только в условиях невероятно высокой температуры.
|
|
|
|
Они обнаружили, что кальциевый сигнал распространяется на десятки тысяч километров в верхние слои атмосферы. Но что еще более важно, невероятная чувствительность GHOST позволила им "определить время" обнаружения кальциевого сигнала. Это означает, что они могли отслеживать, как меняется поглощение кальция при переходе от дневной стороны планеты к ночной.
|
|
|
|
Дейберт делится своим опытом исследования атмосферы HAT-P-70 b: "Мы были удивлены исключительной чувствительностью прибора GHOST, который позволил нам измерить мельчайшие изменения в отдельных линиях поглощения ионизированного кальция, тем самым предоставив информацию о различных областях атмосферы. Такого уровня детализации традиционно было трудно достичь при изучении экзопланет, особенно отдельных линий поглощения в спектрах пропускания".
|
|
|
|
На основе этих наблюдений команда определила, что на HAT-P-70 b дуют мощные ветры, которые переносятся с палящей дневной стороны на более прохладную ночную со скоростью до 18 000 километров в час (11 000 миль в час). Они также использовали обнаруженные сигналы для определения массы планеты, показав, что она, вероятно, намного легче, чем считалось ранее, — важнейший параметр для будущих сравнений сверхгорячей атмосферы Юпитера.
|
|
|
|
"Такой уровень детализации возможен только с помощью самых современных спектрографов, - говорит Ланжевельд, - что делает GHOST одним из немногих приборов в мире, способных проводить подобные измерения".
|
|
|
|
Дейберт добавляет: "Это исследование демонстрирует, что GHOST обладает потенциалом внести значительный вклад в углубление нашего понимания трехмерной природы атмосфер экзопланет, в отношении которых все еще остается много важных вопросов без ответа".
|
|
|
|
Способность GHOST определять время будет и впредь расширять границы исследований экзопланет. Фактически, Gemini меняет правила игры для таких астрономов, как Дейберт и Ланжевельд, которые стремятся собирать спектроскопические данные, а также оптическую и инфракрасную информацию с помощью своих крупных и длительных программ.
|
|
|
|
Работа Ланжевельда и Дейберта является частью утвержденной Большой программы, которую они совместно возглавляют, а это означает, что они и их сотрудники получили время для наблюдений в Gemini в рамках многолетних исследовательских проектов по изучению планет.
|
|
|
|
Масштабные программы Gemini будут способствовать сотрудничеству и окажут значительное влияние на все области астрофизики, прокладывая путь к будущему этой области.
|
|
|
|
Источник
|
