|
Чёрный Сатурн вторит ураганам чужого Юпитера
|
|
|
|
10 мая 2007
|
|
|
|
|
|
Практически одновременно две группы астрономов объявили о сенсациях из мира экстрасолнечных планет: впервые была составлена карта погоды такой планеты, а, кроме того, учёные открыли самую горячую планету из всех известных. В обоих случаях изученные миры подкинули теоретикам новые загадки.
|
|
|
|
И в составлении первой карты погоды, и в обнаружении сверхгорячей планеты отличился орбитальный инфракрасный телескоп Spitzer. Впрочем, его око уже не раз обращалось к весьма интересным объектам. Главный же ингредиент при приготовлении научной сенсации, очевидно, обработка исходных данных и интерпретация результатов.
|
|
|
|
К примеру, чтобы составить карту распределения температур по поверхности одного из экстрасолнечных миров, исследователям пришлось вычислить его тепловое излучение в четверти миллиона точек. Это стало возможным благодаря тому, что данная планета, обращаясь вокруг своей звезды по очень короткой орбите, поворачивается к Земле разными сторонами. Важно также, что орбита этой планеты видна нам почти с ребра, а сама планета обращена всегда одной стороной к своему солнцу — приливные силы давно "остановили" её.
|
|
|
|
Метод этот схож со способом, которым недавно исследователи измерили температуры на дневной и ночной стороне одной из горячих экстрасолнечных планет (Эпсилон Андромеды b). Только в той работе астрономы получили данные планеты всего в пяти точках её орбиты. Здесь же учёным пришлось проделать титаническую работу, разделив планету на дольки и составив компьютерную модель погоды с градациями по всем широтам и по долготе.
|
|
|
|
|
|
Итак, сенсация первая. Это планета HD 189733b, "прописанная" в созвездии Лисички — так называемый "горячий Юпитер", уже знакомый нам по одному из первых исследований атмосфер экзопланет. Расстояние до этого объекта — 60 световых лет, и эта массивная планета — одна из самых горячих, ведь период обращения её вокруг звезды (подобной Солнцу, кстати) составляет всего 2,2 дня. Масса её равна 1,15 масс Юпитера. HD 189733b живёт в 30 раз ближе к своей звезде, чем удалена Земля от нашего родного светила.
|
|
|
|
Ведущий автор этого исследования — Хизер Натсон (Heather Knutson) из Гарвард-Смистоновского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). Вместе с коллегами из других научных учреждений она отрапортовала о своей работе в статье в журнале Nature.
|
|
|
|
Исследователи рассказали, что на тёмной стороне этого газового гиганта температура составляет (на большом удалении от дневной стороны) 650 градусов Цельсия, а на освещённой — доходит до 939 градусов. Причём астрономы открыли любопытный эффект: самая горячая точка планеты не совпадает с точкой поверхности, где родная звезда этого мира стоит в зените.
|
|
|
|
Самое тёплое место на HD 189733b смещено на 30 градусов к востоку от "полудня". Эта точка была обращена к наблюдателям за два часа до того момента, когда планета скрылась за диском своего солнца. А это смещение говорит о постоянно дующем с запада на восток урагане. Он и переносит тепловую энергию. Исследователи оценили его скорость в 9600 километров в час. Такая вот там погода.
|
|
|
|
Карта температур HD 189733b. Стрелкой показана долгота, обращённая точно на родительскую звезду. Периоды обращения вокруг солнца и вращения вокруг оси у этой планеты совпадают. Раскалённые ветры смещают район с самой горячей погодой на 40 тысяч километров от точки, обращённой на местное солнце (иллюстрация NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA).
|
|
|
|
|
|
|
Кстати, скорость ветра эта вовсе не рекордная. В одном из прежних исследований тройки горячих юпитеров фигурировало и куда большее значение. Но новое открытие имеет большое значение для планетарной науки. Стало ясно, что сверхзвуковые ветры — явление для горячих газовых гигантов обычное; и что такие потоки неплохо выравнивают температуру на дневной и ночной стороне планет, постоянно обращённых одним боком к своей звезде.
|
|
|
|
Не все горячие Юпитеры подчиняются этому правилу. У той же упомянутой Эпсилон Андромеды b конвективный перенос, напротив, очень слаб, а разница температур двух сторон — велика. Но тем интереснее будет в этом разбираться.
|
|
|
|
Стоит отметить, что для оценки скорости ветра авторам работы потребовалось составить модель атмосферы с учётом её химии. Пусть состав данной планеты ещё не известен, есть масса работ, позволяющих получить хорошее представление о начинке горячих Юпитеров (вот только три примера — 1, 2 и 3).
|
|
|
|
Ну а взаимное увязывание всех этих знаний, несомненно, поможет лучше понять и поведение ещё одного газового гиганта, обращающегося близко от своей звезды. Ведь он "позволяет себе" быть горячее, чем даже некоторые из звёзд малой массы.
|
|
|
|
2300 Кельвинов (плюс-минус 200), то есть 2027 по Цельсию — такова яркостная температура планеты HD 149026b, измеренная для длины волны 8 микрометров. Яркостная температура фактически указывает на температуру поверхности тела, тепловое излучение которого измеряется (если спектр излучения непрерывен), но ещё тут нужно учитывать оптическую непрозрачность данного тела.
|
|
|
|
|
|
В общем, этот параметр нельзя считать температурой поверхности буквально (в предыдущем исследовании также учёные измеряли именно яркостную температуру на 8 микрометрах), но можно говорить об определённой идентичности, зависящей от ряда условий.
|
|
|
|
Так вот, мы как-то рассказывали об "очень горячем Юпитере" — экстрасолнечной планете Wasp-1b — с измеренной температурой в 1800 градусов Цельсия. И даже у удивительной планеты с годом, равным 10,5 часам, температура, исходя из близости к звезде, была оценена (но не измерена) в 1700 градусов по Цельсию. Но тут, похоже, мы имеем дело с чем-то весьма необычным.
|
|
|
|
Об изучении HD 149026b ведущий автор этой работы — Джозеф Харрингтон (Joseph Harrington) из университета Центральной Флориды (University of Central Florida) и его коллеги из других университетов отчитались в статье в Nature.
|
|
|
|
Так же, как и в предыдущем случае, яркость планеты удалось посчитать благодаря её обращению вокруг родительской звезды.
|
|
|
|
Авторы этого исследования подчёркивают, что предыдущие примеры измерений температур экстрасолнечных планет показывали данные, согласующиеся с моделями. То есть, вычисление температуры, учитывающее параметры звезды, расстояние от неё до планеты и альбедо примерно в 0,3 (у Юпитера и Сатурна оно равно примерно 0,5-0,6) давало примерно тот же результат, что и наблюдения.
|
|
|
|
У HD 149026b же, по всей видимости, альбедо намного-намного ниже. Астрономы полагают, что оно ниже, чем у любой известной планеты.
|
|
|
|
Эту массивную планету, удалённую от нас на 279 световых лет и расположенную в созвездии Геркулеса, астрономы изучали и ранее. По размерам она сопоставима с Сатурном, а её масса, по некоторым данным, оценена примерно в 115 масс Земли; причём доля, приходящаяся на ядро, весьма велика — его масса составляет 70-90 масс Земли (и это — ещё одна странность). Её год равен 2,9 суток. Эта планета — самая маленькая и плотная из тех, что для земного наблюдателя проходят по диску своих звёзд.
|
|
|
|
Итак, перед нами "чёрный Сатурн"? Или что-то ещё более загадочное?
|
|
|
|
Ещё известно, что эта планета обогащена тяжёлыми элементами. Логично, что как одно из возможных объяснений разогрева этого мира авторы называют "источник тепла, помимо излучения звезды". Жаль только заглянуть в ядро горячего гиганта, мягко говоря, затруднительно. Возможно также, что особенности в элементном составе привели и к появлению неких необычных свойств атмосферы.
|
|
|
|
Да, эта планета стала для астрономов настоящей загадкой, а отгадка, вероятно, заметно обогатит наши знания о Вселенной.
|
|
|
|
Стоит добавить, что на ночной стороне "чёрного Сатурна", как предполагают астрономы, значительно холоднее, чем на дневной, а значит – тут также возможны интересные погодные эффекты. Но это уже – задача для следующих исследований.
|
|
|
|
Главное же удивление вызывает вот что: модель мгновенного переизлучения энергии, полученной от звезды абсолютно чёрным телом, идентичным по размерам данной планете, показывает сопоставимые величины с фактически наблюдаемым излучением. То есть вычисленный астрономами собственный тепловой блеск HD 149026b, вернее — почти весь её блеск, фактически и есть тепловое излучение данной планеты, а не отражение блеска её солнца.
|
|
|
|
Для газовых гигантов, вообще-то, планет довольно "светлых" – такое положение вещей кажется немыслимым. Однако ж.
|
|
|
|
http://www.membrana.ru/articles/global/2007/05/10/174900.html
|
