Текущая перепись экзопланета содержит 5832 подтвержденных кандидатов, причем более 7500 все еще ожидают подтверждения. Из тех, которые были подтверждены, большинство из них были газовыми гигантами, начиная от Нептуна, подобных телам (1992) до тех, кто похож на или во много раз больше размера и массы Юпитера и Сатурна (1883). Как и газовые гиганты солнечной системы, астрономы, как правило, предполагали, что эти типы планет образуются во внешних границах их звездной системы, где условия достаточно холодны для газов, таких как водород и гелий и летучие соединения (вода, аммиак, метан и т. Д. ) будет конденсироваться или заморозить твердое.
Тем не менее, астрономы отметили, что многие из газовых гигантов, которых они наблюдали, орбитают близко к их звездам, известным как «горячие Юпитеры». Это подняло вопросы о том, мигрируются ли газовые гиганты и другие планеты после формирования, пока они не найдут свои долгосрочные стабильные орбиты. В новом исследовании команда из Школы земли и космоса Университета штата Аризона (ASU-SESE) изучила химию атмосферы нескольких горячих и ультра-горячих Юпитеров. После изучения WASP-121B команда пришла к неожиданному выводу, что она, вероятно, сформировалась рядом со своей звездой.
Исследование было проведено аспирантом Питером CB Smith и другими членами ASU-SESE. К ним присоединились исследователи Exoplanet из обсерватории Steward, Итальянского национального института астрофизики (INAF), Института исследований экзопланет (IREX), Центра экзопланетов и обитаемости (CEH) и нескольких университетов. В совокупности они являются частью программы жареных зефиров, и их последнее исследование было представлено в статье, появившейся в Астрономический журнал.
Члены этой программы посвящены изучению атмосферы горячих и сверхурочных юпитеров с использованием инфракрасного спектрографа по погружению, IGRINS), построенного Университетом Техаса и Кореи-институтом астрономии и космической науки (KASI). Этот инструмент является частью южного телескопа Близнецов в Чили, одного из двух телескопов, которые составляют Международную обсерваторию Близнецов, частично финансируемая Национальным научным фондом США (NSF) и управляемые Национальной лабораторией астрономической астрономии США (Noirlab). Полем
Эта программа направлена на то, чтобы узнать больше о протопланетарных дисках, из которых сформировались гиганты горячих газов. В прошлом ученые предполагали, что эти диски — оставшиеся скалистые и ледяные материалы от туманных, которые рожают звезды — посещаются в градиентах вокруг своих солнц, которые позволяют образуются определенные типы планет. Согласно этой теории, материал ближе к звезде будет состоять в основном из каменистого материала, поскольку летучие вещества превратятся в пары, в то время как материал, дальше от звезды, будет состоять из ледяного материала, поскольку температура была бы достаточно низкой, чтобы он мог затвердеть.
Поскольку материал на этих дисках варьируется в зависимости от расстояния от их родительских звезд, астрономы могут измерить изобилие этих материалов в планетарных атмосферах на основе их спектральных сигнатур. В результате они могут определить, насколько далеко от родительской звезды могли сформироваться его планеты. Обычно измерение этого соотношения требует множества наблюдений как в видимом, так и в инфракрасном свете (для скалистых и газообразных элементов соответственно). Тем не менее, команда получила измерения WASP-121B, чтобы определить радиокаливажные и газообразные элементы благодаря тому, что это ультразвучный Юпитер.
В результате атмосфера планеты содержит испаренные породы и газообразные материалы, которые были обнаружены с использованием только инструмента IGRINS и с одним наблюдением! Этот инструмент позволил команде получить спектральные данные высокого разрешения от WASP-121B, поскольку он совершил транзит перед своей звездой. Сказал Смит:
«Наземные данные с юга Близнецов с использованием IGRINS фактически провели более точные измерения отдельных химических численности, чем даже космические телескопы могли бы достичь. Наше измерение означает, что, возможно, этот типичный взгляд должен быть пересмотрен, а наши модели формирования планеты пересмотрели. Дни планеты настолько горячо, что элементы, обычно рассматриваемые как «металл», испаряются в атмосферу, что делает их обнаруживаемыми с помощью спектроскопии ».
Кредит: ESO
Спектры показали, что WASP-121B имеет высокое отношение пород до приема, что указывает на то, что он наращивал избыток каменистого материала при формировании. Это говорит о том, что планета сформировалась ближе к его звезде, что было довольно удивительным, поскольку традиционные модели предполагают, что газовые гиганты нуждаются в гораздо более холодных температурах. Причина этого стала очевидной, когда Смит и его команда узнали несколько вещей об атмосфере WASP-121B. На дни температура настолько горячая, что скалистый материал и металлы испаряются в атмосферу, в то время как мощные ветры дуют на ночь, где они конденсируются.
Это приводит к тому, что с его ночной стороны испытывает множество типов «металлических дождей», явление, которое астрономы ранее наблюдали. «Климат этой планеты крайний и ничего подобного земле», — сказал Смит, добавив, что Igrins является основным фактором в подробных измерениях его команды. «Наша чувствительность инструмента продвигается до такой степени, что мы можем использовать эти элементы, чтобы исследовать различные области, высоты и долготы, чтобы увидеть тонкости, такие как скорость ветра, показывая, насколько динамична эта планета».
Эти результаты могут разрешить тайну горячих Юпитеров, демонстрируя, что газовые гиганты не должны составлять преимущественно из газообразных летучих элементов, но более тяжелых элементов, которые нагреваются до такой степени, что они становятся парами. Эти результаты подтверждают предыдущие наблюдения за газовыми гигантами, которые испытывают осадки металлов, такие как WASP-76, Kepler-7B, Kelt-9B. Команда надеется, что будущие опросы с использованием инструмента преемника IGRINS-IGRINS-2-который был заказан для северного телескопа Близнецов на Гавайях и в настоящее время калибрована для научных операций.
Дальнейшее чтение: NoirlabВ Астрономический журнал
