Astronoomid pakuvad kuumade Jupiteritena tuntud eksoplaneetidele "välijuhiseid".

Kuumad Jupiterid – hiiglaslikud gaasiplaneedid, mis tiirlevad ümber oma peremeestähtede ülitihedalt orbiitidel – on muutunud pisut vähem salapäraseks tänu uuele uuringule, mis ühendab teoreetilise modelleerimise Hubble’i kosmoseteleskoobi vaatlustega.

Kui varasemad uuringud keskendusid enamasti üksikutele maailmadele, mis on klassifitseeritud"kuumad Jupiterid" Tänu nende pealiskaudsele sarnasusele meie enda päikesesüsteemi gaasihiiglasega on uus uuring esimene, mis vaatleb kummaliste maailmade laiemat populatsiooni. Avaldatud aastalLooduse astronoomia, Arizona ülikooli teadlase juhitud uuring pakub astronoomidele enneolematut"field guide" kuumadele Jupiteritele ja annab ülevaate planeetide kujunemisest üldiselt.

Kuigi astronoomid arvavad, et ainult umbes 1 täht kümnest sisaldab kuuma Jupiteri klassi eksoplaneete, moodustavad need omapärased planeedid märkimisväärse osa praeguseks avastatud eksoplaneetidest, kuna need on suuremad ja heledamad kui muud tüüpi eksoplaneedid, näiteks nagu kivised, rohkem Maa sarnased planeedid või väiksemad jahedamad gaasiplaneetid. Kõik kuumad Jupiterid, mis ulatuvad ligikaudu kolmandikust Jupiteri suurusest kuni 10 Jupiteri massini, tiirlevad oma peremeestähe ümber äärmiselt lähedal, tavaliselt palju lähemal kui meie päikesesüsteemi sisemine planeet Merkuur Päikesele. A"aasta" tüüpilisel kuumal Jupiteril kestab tunde või kõige rohkem paar päeva. Võrdluseks – Merkuuril kulub ümber päikesereisi sooritamiseks peaaegu kolm kuud.

Oma lähedaste orbiitide tõttu arvatakse, et enamik, kui mitte kõik, kuumad Jupiterid on oma tähtedega kiires embuses lukustatud, kusjuures üks pool on igavesti avatud tähe' kiirgusele ja teine ​​varjatud. igaveses pimeduses. Tüüpilise kuuma Jupiteri pind võib kuumeneda kuni peaaegu 5000 kraadi Fahrenheiti, kusjuures"jahedam" proovid, mille temperatuur ulatub 1400 kraadini – alumiiniumi sulamiseks piisavalt kuumad.

Uuringus, mida juhtis NASA Sagani stipendiaat Megan Mansfield Arizona ülikooli' stewardi vaatluskeskusest, kasutati Hubble'i kosmoseteleskoobiga tehtud vaatlusi, mis võimaldasid meeskonnal mõõta otse kuumade Jupiterite emissioonispektreid. hoolimata asjaolust, et Hubble ei suuda' ühtegi neist planeetidest otse pildistada.

& quot;Need süsteemid, need tähed ja nende kuumad Jupiterid, on üksiku tähe ja selle planeedi lahendamiseks liiga kaugel," ütles Mansfield."Kõik, mida me näeme, on punkt – nende kahe kombineeritud valgusallikas."

Mansfield ja tema meeskond kasutasid sekundaarse varjutusena tuntud meetodit, et saada vaatlustest välja teavet, mis võimaldas neil sügavale planeetidele piiluda' atmosfääri ja saada ülevaade nende struktuurist ja keemilisest koostisest. See tehnika hõlmab sama süsteemi korduvaid vaatlusi, püüdes planeedi kinni selle orbiidi erinevates kohtades, sealhulgas siis, kui see tähe taha sukeldub.

& quot;Põhimõtteliselt mõõdame tähelt ja selle planeedilt tulevat kombineeritud valgust ning võrdleme seda mõõtmist sellega, mida näeme siis, kui planeet on oma tähe taha peidetud," ütles Mansfield."See võimaldab meil lahutada tähe' panuse ja eraldada planeedi kiirgava valguse, kuigi me' seda otseselt ei näe."

Varjutuse andmed andsid teadlastele ülevaate kuumade Jupiterite atmosfääri soojusstruktuurist ja võimaldasid neil koostada igaühe jaoks individuaalsed temperatuuri- ja rõhuprofiilid. Seejärel analüüsis töörühm nn neeldumisomaduste jaoks lähi-infrapunavalgust, mis on lainepikkuste riba, mis jääb inimestele nähtavale vahemikule ja mis tuleb igast kuumast Jupiteri süsteemist. Kuna igal molekulil või aatomil on oma spetsiifiline neeldumisprofiil, nagu sõrmejälg, võimaldab erinevate lainepikkuste vaatamine teadlastel saada teavet kuumade Jupiterite keemilise koostise kohta. Näiteks kui planeedi' atmosfääris on vett, neelab see 1,4 mikronit valgust, mis jääb Hubble'i poolt väga hästi nähtavate lainepikkuste vahemikku.

& quot;Mõnes mõttes kasutame molekule nende kuumade Jupiterite atmosfääride skaneerimiseks," ütles Mansfield."Saame kasutada vaadeldavat spektrit, et saada teavet selle kohta, millest atmosfäär koosneb, ja samuti saame teavet selle kohta, milline näeb välja atmosfääri struktuur."

Meeskond astus sammu edasi, kvantifitseerides vaatlusandmeid ja võrdledes neid füüsikaliste protsesside mudelitega, mis arvatavasti töötavad kuumade Jupiterite atmosfääris. Kaks komplekti sobisid väga hästi, kinnitades, et paljud ennustused planeetide kohta' Teoreetilisel tööl põhinev olemus näib olevat õige Mansfieldi sõnul, kes ütles, et leiud on" põnevad, sest need olid kõike muud kui garanteeritud."

Tulemused näitavad, et kõik kuumad Jupiterid, mitte ainult 19 uuringusse kaasatud, sisaldavad tõenäoliselt sarnaseid molekulide komplekte, nagu vesi ja süsinikmonooksiid, koos väiksemate kogustega teisi molekule. Erinevused üksikute planeetide vahel peaksid enamasti ulatuma nende molekulide erineva suhtelise koguseni. Leiud näitasid ka, et täheldatud veeimavusomadused varieerusid kuumalt Jupiterilt veidi.

& quot;Kokkuvõttes näitavad meie tulemused, et meil on hea võimalus, et oleme välja mõelnud nende planeetide keemias toimuvad suure pildi," ütles Mansfield."Samas on igal planeedil oma keemiline koostis ja see mõjutab ka seda, mida me oma vaatlustes näeme."

Autorite sõnul saab tulemusi kasutada selleks, et suunata ootusi selle kohta, mida astronoomid võivad näha, kui nad vaatavad kuuma Jupiterit, mida' varem ei ole uuritud. NASA' uudiste lipulaeva teleskoobi James Webbi kosmoseteleskoobi start, mis on kavandatud 18. detsembriks, on eksoplaneetide jahimehed elevil, sest Webb näeb palju laiemas infrapunavalguses ja võimaldab palju rohkem. üksikasjalik ülevaade eksoplaneetidest, sealhulgas kuumadest Jupiteritest.

& quot;Me ei tea veel paljusid,' planeetide kujunemise kohta üldiselt, ja üks viise, kuidas me püüame mõista, kuidas see võib juhtuda, on vaadata nende kuumade atmosfääri Jupiterid ja nuputamine, kuidas nad said sinna, kus nad on," ütles Mansfield." Hubble'i andmetega saame vaadelda suundumusi, uurides vee neeldumist, kuid kui me räägime atmosfääri koostisest tervikuna, siis on palju muid olulisi molekule, mida soovite vaadata, näiteks süsinikmonooksiidi ja süsinikdioksiidi ning JWST annab meile võimaluse ka neid tegelikult jälgida."