Астрономы предоставили «полевой путеводитель» по экзопланетам, известным как горячие юпитеры


Горячие юпитеры — гигантские газовые планеты, которые вращаются вокруг своих звезд по чрезвычайно узким орбитам — стали немного менее загадочными благодаря новому исследованию, сочетающему теоретическое моделирование с наблюдениями космического телескопа Хаббла.

В то время как предыдущие исследования в основном фокусировались на отдельных мирах, классифицированных как «горячие юпитеры» из-за их внешнего сходства с газовым гигантом в нашей солнечной системе, новое исследование — первое, в котором рассматривается более широкая популяция странных миров. Опубликовано в Астрономия, исследование, проведенное исследователем из Университета Аризоны, дает астрономам беспрецедентный «полевой справочник» по горячим юпитерам и дает представление о формировании планет в целом.

Хотя астрономы считают, что только примерно в 1 из 10 звезд находится экзопланета в классе горячего Юпитера, особые планеты составляют значительную часть экзопланет, открытых на сегодняшний день, из-за того, что они больше и ярче, чем другие типы экзопланет, такие как как скалистые, более похожие на Землю планеты или меньшие, более холодные газовые планеты. Все горячие Юпитеры, имеющие размер от одной трети размера Юпитера до 10 масс Юпитера, вращаются вокруг своей звезды на очень близком расстоянии, обычно намного ближе, чем Меркурий, самая внутренняя планета в нашей солнечной системе, находится к Солнцу. «Год» на типичном горячем Юпитере длится часы или, самое большее, несколько дней. Для сравнения, Меркурию требуется почти три месяца, чтобы совершить кругосветное путешествие.

Считается, что из-за их близких орбит большинство, если не все, горячие юпитеры заключены в высокоскоростные объятия со своими звездами-хозяевами, причем одна сторона вечно подвергается воздействию излучения звезды, а другая окутана вечной тьмой. Поверхность типичного горячего Юпитера может достигать почти 5000 градусов по Фаренгейту, а более холодные образцы достигают 1400 градусов — достаточно горячей, чтобы плавить алюминий.


В исследовании, которое возглавляла Меган Мэнсфилд, научный сотрудник НАСА Саган из обсерватории Стюарда Университета Аризоны, использовались наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа Хаббла, которые позволили команде напрямую измерить спектры излучения горячих юпитеров, несмотря на то, что Хаббл может: Я непосредственно представляю любую из этих планет.

«Эти системы, эти звезды и их горячие юпитеры слишком далеки, чтобы разделить отдельную звезду и ее планету», — сказал Мэнсфилд. «Все, что мы можем видеть, это точка — комбинированный источник света из двух».

Мэнсфилд и ее команда использовали метод, известный как вторичное затмение, чтобы извлечь информацию из наблюдений, которая позволила им заглянуть глубоко в атмосферы планет и получить представление об их структуре и химическом составе. Этот метод включает в себя многократные наблюдения одной и той же системы, захват планеты в разных местах ее орбиты, в том числе когда она падает за звездой.

«Мы в основном измеряем объединенный свет, исходящий от звезды и ее планеты, и сравниваем это измерение с тем, что мы видим, когда планета скрыта за своей звездой», — сказал Мэнсфилд. «Это позволяет нам вычесть вклад звезды и изолировать свет, излучаемый планетой, даже если мы не можем видеть его напрямую».

Данные о затмении предоставили исследователям представление о термической структуре атмосфер горячих юпитеров и позволили им построить индивидуальные профили температуры и давления для каждого из них. Затем команда проанализировала ближний инфракрасный свет, который представляет собой полосу длин волн, выходящую за пределы диапазона, который люди могут видеть, исходящий от каждой системы горячего Юпитера на предмет так называемых характеристик поглощения. Поскольку каждая или атом имеет свой собственный профиль поглощения, такой как отпечаток пальца, изучение разных длин волн позволяет исследователям получить информацию о химическом составе горячих юпитеров. Например, если в атмосфере планеты присутствует вода, она будет поглощать свет размером 1,4 микрона, что соответствует диапазону длин волн, который Хаббл может очень хорошо видеть.