Астрономите предоставят „полево ръководство“ за екзопланети, известни като горещи юпитери

Горещите Юпитери - гигантски газови планети, които се състезават около своите звезди-домакини в изключително тесни орбити - станаха малко по-малко загадъчни благодарение на ново проучване, комбиниращо теоретично моделиране с наблюдения от космическия телескоп Хъбъл.

Докато предишните проучвания се фокусираха предимно върху отделни светове, класифицирани като"горещи Юпитери" поради повърхностното им сходство с газовия гигант в нашата собствена Слънчева система, новото изследване е първото, което разглежда по-широко население от странните светове. Публикувано вПриродна астрономия, проучването, водено от изследовател от университета в Аризона, предоставя на астрономите безпрецедентен"полево ръководство" до горещите Юпитери и предлага поглед върху формирането на планетите като цяло.

Въпреки че астрономите смятат, че само около 1 от 10 звезди са домакини на екзопланета в класа на горещия Юпитер, особените планети съставляват значителна част от екзопланети, открити до момента, поради факта, че са по-големи и по-ярки от други видове екзопланети, напр. като скалисти, по-подобни на Земята планети или по-малки, по-хладни газови планети. С размери от около една трета от размера на Юпитер до 10 маси на Юпитер, всички горещи Юпитери обикалят около своята звезда-домакин на изключително близко разстояние, обикновено много по-близо от Меркурий, най-вътрешната планета в нашата слънчева система, до слънцето. A"година" на типичен горещ Юпитер продължава часове или най-много няколко дни. За сравнение, Меркурий отнема почти три месеца, за да завърши пътуването около слънцето.

Поради близките си орбити се смята, че повечето, ако не и всички горещи Юпитери са заключени в прегръдка с висока скорост със своите звезди-домакини, като едната страна е вечно изложена на радиацията на звездата', а другата е обвита във вечна тъмнина. Повърхността на типичен горещ Юпитер може да стане гореща до почти 5000 градуса по Фаренхайт, с"по-студено" образци, достигащи 1400 градуса - достатъчно горещи, за да стопи алуминия.

Изследването, ръководено от Меган Мансфийлд, сътрудник на НАСА Саган в Обсерваторията на Стюард на университета в Аризона', използва наблюдения, направени с космическия телескоп Хъбъл, който позволи на екипа директно да измерва емисионните спектри от горещите Юпитери, въпреки факта, че Хъбъл не може' да изобрази нито една от тези планети директно.

& quot;Тези системи, тези звезди и техните горещи Юпитери, са твърде далеч, за да разрешат отделната звезда и нейната планета," - каза Мансфийлд."Всичко, което можем да видим, е точка - комбинираният източник на светлина от двете."

Мансфийлд и нейният екип използваха метод, известен като вторично затъмнение, за да извадят информация от наблюденията, която им позволи да надникнат дълбоко в планетите' атмосфери и да получите представа за тяхната структура и химически състав. Техниката включва многократни наблюдения на една и съща система, улавяне на планетата на различни места в нейната орбита, включително когато се потапя зад звездата.

& quot;Ние основно измерваме комбинираната светлина, идваща от звездата и нейната планета и сравняваме това измерване с това, което виждаме, когато планетата е скрита зад звездата си," - каза Мансфийлд."Това ни позволява да извадим приноса на звездата' и да изолираме светлината, излъчвана от планетата, въпреки че не можем' да я видим директно."

Данните от затъмнението предоставиха на изследователите представа за топлинната структура на атмосферите на горещите Юпитери и им позволиха да изградят индивидуални профили на температури и налягания за всеки от тях. След това екипът анализира близката инфрачервена светлина, която е лента от дължини на вълните точно извън обхвата, който хората могат да видят, идваща от всяка гореща система на Юпитер за така наречените характеристики на абсорбция. Тъй като всяка молекула или атом има свой собствен специфичен профил на абсорбция, като пръстов отпечатък, разглеждането на различни дължини на вълната позволява на изследователите да получат информация за химическия състав на горещите Юпитери. Например, ако вода присъства в атмосферата на планетата', тя ще абсорбира светлина с размери 1,4 микрона, което попада в диапазона от дължини на вълните, които Хъбъл може да види много добре.

& quot;По някакъв начин ние използваме молекули, за да сканираме атмосферите на тези горещи Юпитери," - каза Мансфийлд."Можем да използваме спектъра, който наблюдаваме, за да получим информация от какво е съставена атмосферата, а също така можем да получим информация за това как изглежда структурата на атмосферата."

Екипът отиде още по-далеч, като определи количествено данните от наблюдения и ги сравнява с модели на физическите процеси, за които се смята, че действат в атмосферите на горещите Юпитери. Двата комплекта съвпадаха много добре, потвърждавайки, че много прогнози за планетите' природата, базирана на теоретична работа, изглежда е правилна, според Мансфийлд, който каза, че констатациите са"вълнуващи, защото са всичко друго, но не и гарантирани."

Резултатите показват, че всички горещи Юпитери, а не само 19-те, включени в изследването, вероятно ще съдържат подобни набори от молекули, като вода и въглероден оксид, заедно с по-малки количества други молекули. Разликите между отделните планети трябва да се равняват най-вече на различни относителни количества на тези молекули. Резултатите също така разкриха, че наблюдаваните характеристики на абсорбция на вода варират леко от един горещ Юпитер до следващия.

& quot;Взети заедно, нашите резултати ни казват, че има голям шанс да разберем нещата от голямата картина, които се случват в химията на тези планети," - каза Мансфийлд."В същото време всяка планета има свой собствен химически състав и това също влияе на това, което виждаме в нашите наблюдения."

Според авторите, резултатите могат да се използват за насочване на очакванията за това, което астрономите биха могли да видят, когато гледат горещ Юпитер, който' не е изследван преди. Пускането на новинарския водещ телескоп на НАСА', космическият телескоп Джеймс Уеб, насрочено за 18 декември, вълнува ловците на екзопланети, защото Уеб може да вижда в много по-широк диапазон от инфрачервена светлина и ще позволи много повече подробен поглед към екзопланети, включително горещи Юпитери.

& quot;Има много неща, които все още'не знаем за това как се образуват планетите като цяло и един от начините, по които се опитваме да разберем как това може да се случи, е като погледнем атмосферите на тези горещи Юпитери и да разберем как са се озовали там, където са," - каза Мансфийлд."С данните на Хъбъл можем да разгледаме тенденциите, като изучаваме абсорбцията на вода, но когато говорим за състава на атмосферата като цяло, има много други важни молекули, които искате да разгледате, като напр. въглероден оксид и въглероден диоксид, а JWST ще ни даде шанс да наблюдаваме и тях."