Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 26.09.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Экзопланета WASP-121b сияет благодаря нагретой водной атмосфере

Экзопланета WASP-121b сияет благодаря нагретой водной атмосфере
shortstoryf

Учёные нашли убедительные свидетельства странного поведения стратосферы огромной планеты, расположенной за пределами Солнечной Системы. Вообще, стратосфера любой планеты это такая часть атмосферы, в которой при увеличении высоты увеличивается и температура. Изучаемая экзопланета WASP-121b расположилась на расстоянии приблизительно 900 световых лет от Земли и является газовым гигантом. Такой класс внесолнечных планет обычно называют горячими Юпитерами. Выяснилось, что стратосфера этой планеты такая горячая, что способна не то, что расплавить железо, а даже его вскипятить.

WASP-121b

Исследователи обнаружили, что экзопланета WASP-121b (слева) обладает стратосферой, достаточно горячей, чтобы вскипятить железо. Планета находится максимально близко к своей звезде (справа), насколько это возможно, чтобы не быть уничтоженной гравитационной силой. Источник: Engine House VFX, At-Bristol Science Centre, University of Exeter

В этом исследовании принимала участие международная команда исследователей, во главе со специалистами из Эксетерского университета, существенный вклад в работу внесли и учёные из Мэрилендского университета. Это удивительное открытие удалось совершить посредством наблюдения свечения воды в атмосфере экзопланеты WASP-121b с помощью космического телескопа «Хаббл». Это исследование было опубликовано 3 августа 2017 года в издании Nature.

Все исследования, в особенности проводимые в последнее десятилетие, указывали на возможные доказательства наличия стратосфер на экзопланетах, но представленная новость является первой, сообщающей об обнаружении разогретых молекул воды. Как говорят учёные, это самый явный сигнал того, что планета обладает стратосферой.

«Когда дело доходит до отдалённых экзопланет, которые мы не можем наблюдать в тех же деталях, как планеты в нашей родной Солнечной Системе, мы должны опираться на методы анализа, которым мы можем доверять, чтобы уточнить их структуру. Стратосфера экзопланеты WASP-121b настолько горячая, что она может заставить светиться даже водяной пар», — Дрейк Деминг, профессор астрономии в Мэрилендском университете.

Для изучения стратосферы этого газового гиганта учёные использовали спектроскопию, чтобы проанализировать то, как яркость планеты изменяется в различных длинах световой волны. Например, водяной пар в атмосфере планеты ведёт себя вполне предсказуемо в ответ на облучение определённым светом, в зависимости от температуры воды. При более холодных температурах водяной пар блокирует свет, но при её повышении молекулы воды начинают светиться.

Это явление схоже с тем, что происходит во время салюта. Во время взрыва образуются различные цвета, когда металлические вещества нагреваются и испаряются, перемещая свои электроны на более высокие энергетические уровни. В зависимости от материала, эти электроны будут излучать свет на определённых длинах волн, поскольку начнут терять энергию. Натрий, например, создаёт оранжево-жёлтый свет, а стронций — красный. Молекулы воды в атмосфере WASP-121b также испускают излучение, поскольку они теряют энергию, но строго в виде инфракрасного света, поэтому человеческий глаз не способен это уловить.

«Теоретические модели говорят, что стратосфера может определить особый класс ультрагорячих экзопланет с важными уточнениями для атмосферной физики и химии. Когда мы посмотрели на WASP-121b с помощью «Хаббла», мы увидели раскалённые молекулы воды, что подразумевает о наличии у планеты сильной стратосферы», — Том Эванс, исследователь из Эксетерского университета, ведущий автор работы.

Экзопланета WASP-121b обладает большей массой и размерами, чем Юпитер, она вращается вокруг своей звезды один раз за каждый 1.3 земного дня. Эти два тела расположены так близко друг к другу, как только это возможно, чтобы звезда не разорвала атмосферу планеты в клочья. Такая непосредственная близость говорит ещё и о том, что верхние слои атмосферы нагреты до 2500 градусов Цельсия — температуры, при которой железо существует в газообразной, а не твёрдой форме.

«Это новое исследование является краеугольным для астрономов, изучающих строение экзопланет. Мы обнаружили, что у этого горячего Юпитера есть стратосфера, а это, в свою очередь, является общей чертой у всех планет Солнечной Системы», — Дэвид Синг, профессор астрофизики в Эксетерском университете и соавтор работы.

В стратосфере Хемли озон улавливает ультрафиолетовое излучение от Солнца, которое поднимает температуру этого слоя атмосферы. У других тел Солнечной Системы также присутствуют стратосферы. Например метан ответственен за нагрев у Юпитера и спутника Сатурна Титана. У планет Солнечной Системы изменения температуры стратосферы, как правило, меньше ста градусов Цельсия. Однако у экзопланеты WASP-121b температура повышается сразу на тысячу градусов.

«Мы зафиксировали очень сильное повышение температуры атмосферы у планеты WASP-121b в верхних слоях, но мы ещё не знает того механизма, которые вызывает этот драматический нагрев. Мы надеемся понять эту загадку во время предстоящих наблюдений на других длинах волн», — Николай Николов, соавтор работы и научный сотрудник в Эксетерском университете.

Главными кандидатами в источники нагрева являются оксиды газов ванадия и титана, поскольку эти элементы сильно поглощают звёздный свет в видимом диапазоне, точно так же, как и озон поглощает ультрафиолетовое излучение. Эти составы, как ожидается, должны присутствовать лишь в самых горячих из всех горячих Юпитерах, таких как WASP-121b, поскольку для поддержания этих элементов в газовом состоянии требуется высокая температура. Действительно, оксиды ванадия и титана обычно обнаруживаются в коричневых карликах — неудавшихся звёздах, которые имеют некоторые схожести с экзопланетами. Будущий космический телескоп имени Джеймса Уэбба будет в состоянии контролировать атмосферы экзопланет, таких как WASP-121b, с более высокой чувствительностью, чем любой из телескопов, находящихся в настоящее время в космосе.

Эта супергорячая экзопланета станет тестовой для наших атмосферных моделей и будет одной из важнейших целей для наблюдений в эпоху «Уэбба», — Ханна Уокерфорд, научный сотрудник в Эксетерском университете и соавтор научно-исследовательской работы.

По информации Science Daily.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google