Hubble bada ekstremalne warunki pogodowe na gorącym Jowiszu

Badając wyjątkową klasę ekstremalnie gorących egzoplanet, astronomowie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a mogą być w nastroju do tańca przy piosence Calypso „Hot, Hot, Hot”. To dlatego, że te rozdmuchane światy wielkości Jowisza są niebezpiecznie blisko swojej gwiazdy macierzystej, paląc się w temperaturach sięgających 3000 stopni Fahrenheita. Jest wystarczająco gorący, aby odparować większość metali, w tym tytan. Mają najgorętszą atmosferę planetarną w historii.

W dwóch nowych artykułach zespoły astronomów Hubble’a donoszą o dziwnych warunkach pogodowych w tych burzliwych światach. Na jedną planetę, a na jej szczyt pada deszcz parujących skał Atmosfera Robi się cieplej zamiast zimniej, ponieważ zostaje „spalony” przez intensywne promienie ultrafioletowe z jego gwiazdy.

Poszukiwania te wykraczają poza samo odnajdywanie dziwnych, egzotycznych atmosfer planety. nauka arabskiego trudne warunki pogodowe Daje astronomom lepszy wgląd w różnorodność, złożoność i dziwną chemię, która występuje w światach odległych w naszej galaktyce.

„Nadal nie mamy dobrego zrozumienia pogody w różnych środowiskach planetarnych” – powiedział David Singh z Johns Hopkins University w Baltimore w stanie Maryland, który jest współautorem dwóch zgłoszonych badań. „Kiedy patrzysz na Ziemię, wszystkie nasze prognozy pogody są nadal dostosowane do tego, co możemy zmierzyć. Ale kiedy udajesz się na odległą egzoplanetę, masz ograniczone możliwości przewidywania, ponieważ nie zbudowałeś ogólnej teorii, jak wszystko w atmosfera działa razem i reaguje na ekstremalne warunki. Nawet jeśli znasz podstawy chemii i fizyki, nie wiesz, jak będą wyglądać w skomplikowany sposób.

W artykule naukowym w czasopiśmie z 6 kwietnia Naturaastronomowie opisują obserwacje Hubble’a WASP-178b, znajdującego się około 1300 lat świetlnych od nas. Po stronie dziennej atmosfera jest przejrzysta, wzbogacona gazowym tlenkiem krzemu. Ponieważ jedna strona planety jest stale zwrócona w stronę swojej gwiazdy, gorąca atmosfera przesuwa się w stronę nocną z zawrotną prędkością przekraczającą 2000 mil na godzinę. Po ciemnej stronie tlenek krzemu może wystarczająco ochłodzić się, aby skondensować się w skałach spadających z chmur, ale nawet o świcie i zmierzchu planeta jest wystarczająco gorąca, by wyparowywać skały. „Wiedzieliśmy, że dzięki tej funkcji tlenku krzemu zobaczyliśmy coś naprawdę interesującego” – powiedział Josh Loringer z Utah Valley University w Orem w stanie Utah.

W artykule opublikowanym w numerze 24 stycznia Astrofizyczne listy z dziennika, Guangwei Fu z University of Maryland, College Park, poinformował o ultragorącym Jowiszu KELT-20b, znajdującym się około 400 lat świetlnych od nas. Na tej planecie nastąpiła eksplozja światła ultrafioletowego od niego gwiazda rodzicielska Tworzy warstwę termiczną w atmosferze, podobnie jak w stratosferze Ziemi. „Do tej pory nigdy tak naprawdę nie wiedzieliśmy, w jaki sposób gwiazda macierzysta bezpośrednio wpływa na atmosferę planety” – powiedział Fu. „Było wiele teorii, ale teraz mamy pierwsze dane obserwacyjne”.

Dla porównania, na Ziemi atmosferyczny ozon pochłania światło UV i podnosi temperaturę w warstwie od 7 do 31 mil nad powierzchnią Ziemi. W KELT-20b promieniowanie ultrafioletowe gwiazdy nagrzewa metale w atmosferze, tworząc bardzo silną warstwę odbijającą ciepło.

Dowody pochodziły z wykrycia wody przez Hubble’a w obserwacjach w bliskiej podczerwieni oraz z odkrycia tlenku węgla przez Kosmiczny Teleskop Spitzera NASA. promieniować przez gorące i przejrzyste górna atmosfera wytwarzane przez warstwę odbijającą. Ta sygnatura jest wyjątkowa w porównaniu z tym, co astronomowie widzą w atmosferze gorącego Jowisza, który krąży wokół chłodniejszych gwiazd, takich jak nasze Słońce. „Widmo emisyjne KELT-20b bardzo różni się od innych gorących Jowiszów” – powiedział Fu. „To przekonujący dowód na to, że planety nie żyją w izolacji, ale znajdują się pod wpływem swojej gwiazdy macierzystej”.

Chociaż ekstremalnie gorące Jowisze nie nadają się do zamieszkania, tego typu badania pomagają utorować drogę do lepszego zrozumienia atmosfer potencjalnie nadających się do zamieszkania planet ziemskich. „Jeśli nie możemy dowiedzieć się, co dzieje się na supergorącym Jowiszu, gdzie mamy mocne i wiarygodne dane obserwacyjne, nie będziemy mieli szansy dowiedzieć się, co dzieje się w słabszych widmach obserwacji egzoplanet ziemskich” – powiedział Loringer. „To test naszych technik, który pozwala nam zbudować ogólne zrozumienie właściwości fizycznych, takich jak tworzenie się chmur i struktura atmosfery”.