Два новых исследования атмосферы экзопланет типа Юпитера
Инфракрасный космический телескоп особенно подходит для изучения экзопланет и коричневых карликов — звезд, которые так и не стали таковыми. В инфракрасном диапазоне длин волн можно изучать атмосферы этих небесных тел, поскольку пыль, смешивающаяся с газом, поглощает излучение в других диапазонах длин волн и переизлучает его в инфракрасном.
Уже вышедшая из эксплуатации инфракрасная космическая обсерватория НАСА Спитцер с помощью собранных ею данных по-прежнему помогает ученым отвечать на вопросы об экзопланетах, атмосферах и климате, а также о сходстве между коричневыми карликами и планетами Юпитера. Теперь два новых исследования с использованием данных Спитцера смогли "осветить" (в прямом смысле этого слова) некоторые особенности этих загадочных небесных объектов.
Первое исследование касается коричневых карликов. Они образуются в результате гравитационного коллапса молекулярного облака, как и звезды, но не имеют достаточной массы, чтобы начать "сжигать водород". Изучение данных Спитцера привело исследователей к открытию того, что метеорологические характеристики в атмосфере коричневых карликов зависят от их возраста.
В частности, атмосферы коричневых карликов очень изменчивы: на молодых коричневых карликах была обнаружена большая погодная изменчивость, чем на более старых. То, что ученые называют изменчивостью, представляет собой краткосрочные изменения в интенсивности инфракрасного света на разных длинах волн от атмосферы коричневого карлика, которые измерил Спитцер. Астрономы считают, что эти колебания вызваны облаками, поглощающими свет в атмосфере. Кроме того, коричневые карлики более раздуты в молодости, но с возрастом становятся более компактными, что, вероятно, делает атмосферу более однородной.
Во втором исследовании рассматривались горячие Юпитеры — газообразные экзопланеты, вращающиеся очень близко к своим родительским звездам. Лиза Данг, исследователь из Университета Макгилла в Монреале, и ее коллеги использовали данные "Спитцера" для изучения экзопланеты XO-3b. Эта внесолнечная планета имеет эксцентрическую орбиту, а не круговую, как почти все другие известные горячие Юпитеры. Это указывает на то, что XO-3b, возможно, недавно мигрировал к своей родительской звезде, и в этом случае он в конечном итоге перейдет на более круговую орбиту.
Наблюдения Gaia, космической обсерватории ЕКА, и Спитцер позволяют предположить, что XO-3b производит часть собственного тепла. Возможно, что избыток тепла исходит изнутри планеты в результате процесса, называемого приливным нагревом: гравитационное притяжение звезды к планете меняется, а ее неровная орбита уводит планету то дальше, то ближе к звезде-хозяину. В результате изменения внутреннего давления выделяется тепло.
По словам Данг, необычный горячий Юпитер, такой как XO-3b, дает возможность проверить идеи о том, какие процессы формирования могут привести к появлению определенных особенностей у этих экзопланет. Например, может ли приливное потепление на других горячих Юпитерах быть признаком недавней миграции? Сам по себе XO-3b не раскроет тайну, но он является важным тестом для новых гипотез об этих горячих гигантах.
Хотя горячие Юпитеры являются наиболее изученным типом экзопланет, остаются важные вопросы о том, как они формируются. Например: формируются ли они далеко от своих родительских звезд, на расстоянии, где достаточно холодно для того, чтобы молекулы, такие как вода, стали твердыми, или ближе? Что заставило эти планеты мигрировать так близко к своим родительским звездам? Могут ли существовать подклассы горячих юпитеров с различной историей формирования?
Чтобы найти ответы, будет интересно изучить другие экзопланеты с необычными (чтобы не сказать аномальными) характеристиками, такие как XO-3b, редкий пример горячего Юпитера, наблюдаемого во время миграции ближе к своей звезде-хозяину. Дополнительная информация о коричневых карликах также будет полезна для изучения планет Юпитера. Между этими двумя типами небесных объектов есть много общего. Поэтому коричневые карлики могут выступать в качестве своего рода "контрольной группы", а также наблюдаться изолированно в космосе. Эти два исследования были представлены на последней пресс-конференции Американского астрономического общества.
