Astronomi pružaju 'vodič na terenu' za egzoplanete poznate kao vrući Jupiteri

Vrući Jupiteri -- džinovske plinovite planete koje jure oko svojih zvijezda domaćina u izuzetno uskim orbitama -- postale su malo manje misteriozne zahvaljujući novoj studiji koja kombinuje teorijsko modeliranje sa zapažanjima svemirskog teleskopa Hubble.

Dok su se prethodne studije uglavnom fokusirale na pojedinačne svjetove klasificirane kao"vrući Jupiteri " zbog njihove površne sličnosti sa gasnim divom u našem solarnom sistemu, nova studija je prva koja se bavi širom populacijom čudnih svetova. Objavljeno uPrirodna astronomija, studija, koju je vodio istraživač sa Univerziteta Arizona, pruža astronomima neviđeni"terenski vodič" vrućim Jupiterima i nudi uvid u formiranje planeta općenito.

Iako astronomi misle da je samo jedna od 10 zvijezda domaćin egzoplanete u vrućoj klasi Jupitera, neobične planete čine značajan dio do sada otkrivenih egzoplaneta, zbog činjenice da su veće i svjetlije od drugih tipova egzoplaneta, npr. kao stenovite planete sličnije Zemlji ili manje planete sa hladnijim gasom. U rasponu veličine od otprilike jedne trećine veličine Jupitera do 10 Jupiterovih masa, svi vrući Jupiteri kruže oko svoje zvijezde domaćina na izuzetno bliskoj udaljenosti, obično mnogo bliže nego što je Merkur, najdublji planet u našem Sunčevom sistemu, Suncu."godina" na tipičnom vrućem Jupiteru traje satima, ili najviše nekoliko dana. Poređenja radi, Merkuru je potrebno skoro tri mjeseca da obavi put oko Sunca.

Zbog svojih bliskih orbita, smatra se da je većina, ako ne i svi, vrući Jupiteri zaključani u zagrljaju velike brzine sa svojim zvijezdama domaćinima, pri čemu je jedna strana vječno izložena zračenju zvijezde', a druga pokrivena u večnoj tami. Površina tipičnog vrućeg Jupitera može biti vruća do skoro 5000 stepeni Farenhajta, sa"hladnijim" uzorci koji dostižu 1.400 stepeni -- dovoljno vrući da rastopi aluminijum.

Istraživanje, koje je vodila Megan Mansfield, saradnica NASA Sagan na Steward opservatoriji Univerziteta Arizona', koristilo je zapažanja napravljena svemirskim teleskopom Hubble koji je timu omogućio da direktno izmjeri spektre emisije iz vrućih Jupitera, uprkos činjenici da Hubble ne može'snimiti nijednu od ovih planeta direktno.

& quot;Ovi sistemi, ove zvijezde i njihovi vrući Jupiteri, suviše su daleko da bi razriješili pojedinačnu zvijezdu i njenu planetu," rekao je Mansfield."Sve što možemo da vidimo je tačka -- kombinovani izvor svetlosti od ta dva."

Mansfield i njen tim koristili su metod poznat kao sekundarno pomračenje kako bi izvukli informacije iz opservacija koje su im omogućile da zavire duboko u planete' atmosferama i steći uvid u njihovu strukturu i hemijski sastav. Tehnika uključuje ponovljena posmatranja istog sistema, hvatanje planete na različitim mjestima u njenoj orbiti, uključujući i kada zaroni iza zvijezde.

& quot;Mi u osnovi mjerimo kombinovanu svjetlost koja dolazi od zvijezde i njene planete i upoređujemo to mjerenje sa onim što vidimo kada je planeta skrivena iza svoje zvijezde," rekao je Mansfield."Ovo nam omogućava da oduzmemo doprinos zvezde' i izolujemo svetlost koju emituje planeta, iako je' ne možemo videti direktno."

Podaci o pomračenju omogućili su istraživačima uvid u termičku strukturu atmosfere vrućih Jupitera i omogućili im da konstruišu individualne profile temperatura i pritisaka za svaki od njih. Tim je zatim analizirao blisku infracrvenu svjetlost, koja je opseg valnih dužina malo izvan dometa koji ljudi mogu vidjeti, a dolazi iz svakog vrućeg Jupiterovog sistema za takozvane karakteristike apsorpcije. Budući da svaki molekul ili atom ima svoj specifični profil apsorpcije, poput otiska prsta, gledanje na različite valne dužine omogućava istraživačima da dobiju informacije o hemijskom sastavu vrućih Jupitera. Na primer, ako je voda prisutna u atmosferi planete', ona će apsorbovati svetlost veličine 1,4 mikrona, što spada u opseg talasnih dužina koje Habl može veoma dobro da vidi.

& quot;Na neki način koristimo molekule da skeniramo atmosferu na ovim vrućim Jupiterima," rekao je Mansfield."Možemo koristiti spektar koji posmatramo da dobijemo informacije o tome od čega je atmosfera napravljena, a također možemo dobiti informacije o tome kako izgleda struktura atmosfere."

Tim je otišao korak dalje kvantificirajući podatke opservacije i upoređujući ih s modelima fizičkih procesa za koje se vjeruje da djeluju u atmosferama vrućih Jupitera. Ova dva seta su se veoma dobro poklopila, potvrđujući da su mnoga predviđanja o planetama' priroda zasnovana na teorijskom radu čini se da je tačna, prema Mansfieldu, koji je rekao da su nalazi"uzbudljivi jer su bili sve samo ne zagarantovani."

Rezultati sugeriraju da će svi vrući Jupiteri, a ne samo 19 uključenih u studiju, vjerovatno sadržavati slične skupove molekula, poput vode i ugljičnog monoksida, zajedno s manjim količinama drugih molekula. Razlike između pojedinačnih planeta trebale bi se uglavnom svoditi na različite relativne količine ovih molekula. Nalazi su također otkrili da su uočene karakteristike apsorpcije vode neznatno varirale od jednog vrućeg Jupitera do drugog.

& quot;Uzeti zajedno, naši rezultati nam govore da postoji velika šansa da smo shvatili stvari velike slike koje se dešavaju u hemiji ovih planeta," rekao je Mansfield."U isto vrijeme, svaka planeta ima svoj hemijski sastav, a to takođe utiče na ono što vidimo u našim zapažanjima."

Prema autorima, rezultati se mogu koristiti za usmjeravanje očekivanja onoga što bi astronomi mogli vidjeti kada gledaju u vrući Jupiter koji' nije ranije proučavan. Lansiranje vodećeg teleskopa NASA-e', svemirskog teleskopa James Webb, zakazano za 18. decembar, uzbudilo je lovce na egzoplanete jer Web može vidjeti u mnogo širem rasponu infracrvenog svjetla i omogućit će mnogo više detaljan pogled na egzoplanete, uključujući vruće Jupitere.

& quot;Ima mnogo toga što još uvijek'ne znamo o tome kako se planete općenito formiraju, a jedan od načina na koji pokušavamo razumjeti kako bi se to moglo dogoditi je gledanje atmosfere ovih vrućih Jupiteri i shvaćajući kako su dospjeli tamo gdje jesu," rekao je Mansfield."Sa Hubble podacima, možemo gledati trendove proučavajući apsorpciju vode, ali kada govorimo o sastavu atmosfere u cjelini, postoji mnogo drugih važnih molekula koje želite da pogledate, kao npr. ugljični monoksid i ugljični dioksid, a JWST će nam dati priliku da i njih stvarno promatramo."