A csillagászok „terepi útmutatót” adnak a Forró Jupiterként ismert exobolygókhoz

A Forró Jupiterek – az óriási gázbolygók, amelyek rendkívül szűk pályán száguldoznak gazdacsillagaik körül – kissé kevésbé titokzatosak lettek egy új tanulmánynak köszönhetően, amely az elméleti modellezést a Hubble Űrteleszkóp megfigyeléseivel ötvözi.

Míg a korábbi tanulmányok többnyire a"hot Jupiter" A saját naprendszerünk gázóriásához való felületes hasonlóságuk miatt az új tanulmány az első, amely a furcsa világok szélesebb populációját vizsgálja. KiadvaTermészetcsillagászat, az Arizonai Egyetem kutatója által vezetett tanulmány példátlan"field guide" a forró Jupiterekhez, és betekintést nyújt általában a bolygókeletkezésbe.

Bár a csillagászok úgy gondolják, hogy a forró Jupiter osztályba tartozó csillagokból csak körülbelül egyben található exobolygó, ezek a különleges bolygók az eddig felfedezett exobolygók jelentős részét teszik ki, mivel nagyobbak és fényesebbek, mint más típusú exobolygók, mint pl. mint sziklás, inkább Földhöz hasonló bolygók vagy kisebb, hidegebb gázbolygók. A Jupiter méretének körülbelül egyharmadától a Jupiter tömegéig terjedő méretű forró Jupiterek rendkívül közel keringenek gazdacsillaguk körül, általában sokkal közelebb, mint a Naprendszerünk legbelső bolygója, a Merkúr. A"év" egy tipikus forró Jupiteren órákig, de legfeljebb néhány napig tart. Összehasonlításképpen: a Merkúrnak csaknem három hónapra van szüksége a nap körüli utazásához.

Közeli pályájuk miatt a legtöbb, ha nem az összes forró Jupiterről azt gondolják, hogy nagysebességű ölelésben vannak gazdacsillagjaival, egyik oldala örökké ki van téve a csillag' sugárzásának, a másik pedig burkolt. örökös sötétségben. Egy tipikus forró Jupiter felszíne akár 5000 Fahrenheit-fokra is felmelegedhet,"hűvösebb" 1400 fokot elérő minták – elég forróak ahhoz, hogy megolvasztsák az alumíniumot.

A kutatás, amelyet Megan Mansfield, az Arizonai Egyetem'. Steward Obszervatóriumának munkatársa, a NASA Sagan munkatársa vezetett, a Hubble Űrteleszkóppal végzett megfigyeléseket használta, amelyek lehetővé tették a csapat számára a forró Jupiterek emissziós spektrumainak közvetlen mérését. annak ellenére, hogy a Hubble'nem tudja közvetlenül leképezni egyik bolygót sem.

& quot;Ezek a rendszerek, ezek a csillagok és forró Jupitereik túl messze vannak ahhoz, hogy feloldják az egyes csillagokat és bolygóját," – mondta Mansfield."Csak egy pontot látunk – a kettő kombinált fényforrását."

Mansfield és csapata a másodlagos fogyatkozásnak nevezett módszert alkalmazta, hogy a megfigyelésekből olyan információkat ugrasson ki, amelyek lehetővé tették számukra, hogy mélyen benézzenek a bolygókba' atmoszférába, és betekintést nyerhet azok szerkezetébe és kémiai felépítésébe. A technika ugyanazon rendszer ismételt megfigyeléséből áll, és a bolygót keringési pályájának különböző helyein megfogják, beleértve azt is, amikor a csillag mögé süllyed.

& quot;Alapvetően a csillagról és bolygójáról érkező kombinált fényt mérjük, és ezt a mérést összehasonlítjuk azzal, amit akkor látunk, amikor a bolygó a csillaga mögé rejtőzik," – mondta Mansfield."Ez lehetővé teszi számunkra, hogy levonjuk a csillag' hozzájárulását, és elkülönítsük a bolygó által kibocsátott fényt, még akkor is, ha' közvetlenül nem látjuk."

A fogyatkozási adatok betekintést nyújtottak a kutatók számára a forró Jupiterek légkörének hőszerkezetébe, és lehetővé tették számukra, hogy mindegyikre egyedi hőmérséklet- és nyomásprofilokat alkossanak. A csapat ezután elemezte a közeli infravörös fényt, amely az emberek által látható tartományon túl eső hullámhosszak sávja, amely az egyes forró Jupiter-rendszerekből származik az úgynevezett abszorpciós jellemzők érdekében. Mivel minden molekulának vagy atomnak megvan a maga sajátos abszorpciós profilja, például az ujjlenyomatoknak, a különböző hullámhosszak vizsgálata lehetővé teszi a kutatóknak, hogy információkat szerezzenek a forró Jupiterek kémiai felépítéséről. Például, ha víz van jelen a'. bolygó atmoszférájában, akkor 1,4 mikronos fényt nyel el, ami a Hubble által nagyon jól látható hullámhossz-tartományba esik.

& quot;Bizonyos módon molekulákat használunk a forró Jupiterek légkörének pásztázására," – mondta Mansfield."A megfigyelt spektrumot felhasználhatjuk arra, hogy információt kapjunk arról, hogy miből áll a légkör, és arról is kaphatunk információt, hogy hogyan néz ki a légkör szerkezete."

A csapat egy lépéssel tovább ment a megfigyelési adatok számszerűsítésével, és összehasonlítva azokat a fizikai folyamatok modelljeivel, amelyekről úgy gondolják, hogy a forró Jupiterek légkörében működnek. A két szett nagyon jól illeszkedett, ami megerősíti, hogy sok jóslat a bolygókkal kapcsolatban' Az elméleti munkán alapuló természet helyesnek tűnik Mansfield szerint, aki szerint a megállapítások" izgalmasak, mert minden nem garantált."

Az eredmények arra utalnak, hogy az összes forró Jupiter, nem csak a tanulmányban szereplő 19, valószínűleg hasonló molekulakészleteket tartalmaz, mint például a víz és a szén-monoxid, valamint kisebb mennyiségű más molekula. Az egyes bolygók közötti különbségek többnyire ezeknek a molekuláknak a relatív mennyiségét jelentik. Az eredmények azt is feltárták, hogy a megfigyelt vízelnyelési jellemzők enyhén változtak egyik forró Jupiterről a másikra.

& quot;Együttesen az eredményeink azt mutatják, hogy jó esély van rá, hogy kitaláljuk azokat az átfogó elemeket, amelyek ezeknek a bolygóknak a kémiájában történnek," – mondta Mansfield."Ugyanakkor minden bolygónak megvan a maga kémiai felépítése, és ez befolyásolja azt is, hogy mit látunk a megfigyeléseink során."

A szerzők szerint az eredmények felhasználhatók arra vonatkozóan, hogy mit láthatnak a csillagászok, amikor egy olyan forró Jupiterre néznek, amelyet korábban nem vizsgáltak'. A NASA' hírteleszkópjának, a James Webb Űrteleszkópnak december 18-ra tervezett felbocsátása izgalomba hozta az exobolygóvadászokat, mivel Webb az infravörös fény sokkal szélesebb tartományában lát, és sokkal többet tesz lehetővé. részletes pillantást vetni az exobolygókra, köztük a forró Jupiterekre.

& quot;Sok mindent még mindig nem tudunk'a bolygók általános képződéséről, és az egyik módja annak, hogy megértsük, hogy ez hogyan történhet meg, az az, hogy megnézzük a forró légkört. A Jupiterek és annak kiderítése, hogyan kerültek oda, ahol vannak," – mondta Mansfield."A Hubble-adatokkal a vízelnyelés tanulmányozásával megtekinthetjük a trendeket, de ha a légkör egészének összetételéről beszélünk, sok más fontos molekulát is meg kell nézni, mint pl. szén-monoxid és szén-dioxid, és a JWST lehetőséget ad arra, hogy ezeket is megfigyeljük."