|
Как узнать атмосферу далеких лавовых миров
|
|
|
|
За последние 30 лет за пределами нашей Солнечной системы было обнаружено более 5000 планет. Одна из распространенных экзопланет — лавовый мир, горячая суперземля с океанами жидкой лавы. Мантас Жилинскас разработал модели для имитации возможных атмосфер этих миров. Эти симуляции служат ориентиром для астрономов, ищущих эти атмосферы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Жилинскас получит докторскую степень. в среду, 24 мая. Большинство наблюдаемых экзопланет не похожи на восемь растений в нашей Солнечной системе. Например, есть горячие юпитеры, газовые гиганты, которые ближе к своей родительской звезде, чем Меркурий к Солнцу, и ростральные лавовые миры, которые больше Земли и вращаются вокруг своей родительской звезды так близко, что лавовые океаны текут.
|
|
|
|
Мы мало знаем об этих далеких мирах, — говорит Мантас Жилинскас. Некоторые особенности астрономы могут оценить на основе массы, радиуса и расстояния от родительской звезды. Но это не дает полной картины. Поэтому, чтобы узнать больше об их атмосферах, астрономы используют спектроскопию. При этом они измеряют свет от родительской звезды, который проходит через атмосферу экзопланеты, а затем направляется на Землю. Молекулы и атомы, присутствующие в атмосфере, поглощают уникальные цвета света. Это создает уникальный «отпечаток пальца» для каждой экзопланеты, по которому можно сказать, какие вещества содержит ее атмосфера. Но вывести свойства из спектроскопических наблюдений непросто. Вот почему астрофизики-теоретики, такие как Жилинскас, создают математические модели, которые предсказывают, как определенные свойства преобразуются в наблюдения. «Я вычисляю то, что астрономы могут наблюдать, — объясняет он. «Цель моих симуляций — рассказать астрономам, что искать и что это может рассказать им об экзопланетах».
|
|
|
Жилинскас сосредоточил свою докторскую диссертацию. исследования атмосфер лавовых миров и их наблюдение с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, запущенного в конце 2021 года. «Эти атмосферы еще не обнаружены, но мы думаем, что они существуют. Действительно, богатые силикатами газы могут испаряться из лавовых океанов, образуя тонкую, разреженная атмосфера", - говорит он. «Мы пытаемся использовать модели для прогнозирования химического состава и важных свойств этих атмосфер, таких как изменения температуры. И мы смотрим, как это влияет на световой спектр». Для этого Жилинскас использовал так называемые одномерные модели, предполагающие, что наибольшие химические изменения в атмосфере происходят в вертикальном направлении — сверху вниз, а не в горизонтальном. Модели рассчитывают химические условия в каждой точке. Жилинскас объединил это с моделями переноса излучения, которые рассчитывают, как свет от родительской звезды проходит через эту атмосферу и как при этом изменяется спектр.
|
|
|
|
«Есть также двух- и трехмерные модели, но они требуют много времени и вычислительной мощности», — говорит Жилинскас. «Более того, мы мало знаем о лавовых мирах, а более быстрые и гибкие одномерные модели дают нам свободу исследовать множество различных возможных составов атмосферы». Моделирование показало, что космический телескоп Джеймса Уэбба может наблюдать атмосферы лавовых миров, если они существуют. «Это также показало, насколько большим шагом вперед стал этот космический телескоп», — говорит Жилинскас. В настоящее время космический телескоп все еще наблюдает за экзопланетами, в том числе за лавовыми мирами. Жилинскас говорит: «Я надеюсь, что мое исследование доктора философии послужит руководством для будущих наблюдений за атмосферой лавовых миров».
|
|
|
|
Источник
|
