Эмили Дейберт стоит перед Призраком в Международной обсерватории Близнецов, частично финансируемой Национальным научным фондом США и управляемым NSF Noirlab. Кредит: Международная обсерватория Близнецов/Noirlab/NSF/Aura/V. Чан
В охоте за экзопланетами многие ищут обитаемые миры. Есть комфорт в обнаружении планет, которые напоминают нам о доме — на идеальном расстоянии от их звезды -хозяина, с океанами воды, покрывающими их поверхности и дышащие атмосферы.
Однако некоторые астрофизики любопытны в совершенно разных типах экзопланеты: предательской горячим Юпитером. Одним из таких ученых является Эмили Дейберт, научная наука на юге Близнецов в Чили, половина Международной обсерватории Близнецов, управляемой NSF Noirlab.
Ультра-горячий Юпитер по имени Hat-P-70 B был в центре внимания недавнего исследования, проведенного на юге Gemini, во главе с Адамом Лангевельдом, помощником научного сотрудника в Университете Джона Хопкинса, с командой астрономов, включая Deibert.
Результаты этого исследования представлены в статье, появляющейся в астрофизических журнальных буквах.
В расследовании команды использовался новый инструмент на южном телескопе Близнецов, который называется оптическим спектрографом с высоким разрешением Близнецов (Ghost). Призрак — это мощный инструмент, способный одновременно наблюдать за широким спектром длин волн.
Это также может завершить наблюдения с высокой эффективностью при достижении разрешения мирового класса. Эти возможности позволили команде заглянуть в атмосферу Hat-P-70 B, где они обнаружили, что ветры дуют на невероятных скоростях.
Горячие Юпитеры — это газовые гиганты, которые похожи на наш Юпитер по размеру, но которые сильно различаются по темпераменту. Они сидят гораздо ближе к своим хозяинам, чем на нашу планетарную соседку, давая им особенно разные физические свойства.
Чтобы проиллюстрировать их расстояния, нашему Юпитеру требуется почти 12 лет, чтобы орбит солнцу, в то время как горячие Юпитеры занимают 10 дней или меньше. Некоторые даже наблюдали, как разбивают их солнце менее чем за день.
Орбирование на таком близком расстоянии дает эти планеты невероятно высокие температуры поверхности, отсюда и их название. Они часто бывают приливными, что означает, что у них одна сторона постоянно сталкивается с их звездой, испытывающей чрезвычайно жаркий «день», и одна сторона постоянно сталкивается с более холодной «ночью».
Hat-P-70 B-очень «пухлая» планета с радиусом почти вдвое больше, чем у Юпитера. Он расположен настолько близко к его хозяине, что его орбита составляет 2,7 дня земли, и он имеет температуру около 2300 ° Цельсий (около 4200 ° по Фаренгейту), что делает его одной из самых горячих планет, известных на сегодняшний день. Экстремальные температуры придают этому сверхходовому Юпитеру экзотическую атмосферу с разнообразным ассортиментом газообразных металлических атомов и ионов.
«Эти сверхурочные атмосферы являются идеальными лабораториями для изучения экзопланет в более широком масштабе из-за фантастической возможности для обнаружения и изучения нескольких химических видов»,-объясняет Лангевельд. «Измеряя количество различных элементов, особенно сравнивая« скалистые »элементы, такие как кальций и железо с« ледяными »элементами, такими как вода и углерод, мы можем узнать о том, как они образовались и развивались».
Тестовые спектры просмотрены через красную камеру на оптической скамейке -призраке, в то время как Джон Паздер (Национальный исследовательский совет Канады (NRC)) выполняет окончательное выравнивание спектрографической оптики. Кредит: Noirlab/NSF/Aura/J. Бассетт
Чтобы изучить атмосферу Hat-P-70 B, команда наблюдала за транспортом планеты или прошел перед звездой-хозяином. Когда свет звезды проходит через атмосферу планеты, химические вещества внутри атмосферы действуют как фильтр, который поглощает определенные длины волн света.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Использование спектроскопии-метод наблюдения, когда свет объекта распространяется в спектр,-команда может определить, какие химические вещества существуют в атмосфере, идентифицируя отпечатки отпечатков пальцев линий поглощения, которые появляются в спектре.
В атмосфере Hat-P-70 B команда обнаружила подписи ионизированного кальция-газообразной и высокоэнергетической формы кальция, которая может существовать только в условиях невероятно интенсивного тепла.
Они обнаружили, что кальциевый сигнал простирается на десятки тысяч километров в верхнюю атмосферу. Но что еще более важно, невероятная чувствительность Призрака позволила им «разрешить по времени» сигнал кальция. Это означает, что они могут отслеживать, как изменяется поглощение кальция с планеты от дня к ночи.
Дейберт делится своим опытом, изучающим атмосферу Hat-P-70 B: «Мы были удивлены исключительной чувствительностью призрака, что позволило нам измерить мельчайшие вариации в индивидуальных линиях поглощения ионизированного кальция, тем самым предоставляя информацию о различных областях атмосферных спектаклей. Этот уровень детализации традиционно был затруднен в исследованиях экзопланет, особенно для отдельных линий абсорбции.
Из этих наблюдений команда определила, что HAT-P-70 B проводит мощные ветры, которые спешат от палящей дни до прохладной ночной ночи со скоростью до 18 000 километров в час (11 000 миль в час). Они также использовали обнаруженные сигналы, чтобы сделать вывод массы планеты, показывая, что она, вероятно, намного легче, чем предполагалось ранее-важный параметр для будущих сравнений сверхурочных атмосферов Юпитера.
«Этот уровень детализации возможен только с наиболее продвинутыми спектрографами, — говорит Лангевельд, — делает призрака одним из немногих инструментов в мире, способным к таким измерениям».
Дейберт добавляет: «Это исследование демонстрирует, что Призрак может внести большой вклад в продвижение нашего понимания трехмерной природы экзопланетной атмосферы, для которых все еще есть много больших вопросов без ответа».
Сила регламента по времени призрака будет продолжать раздвигать границы исследований экзопланет. Фактически, Gemini меняет игру для астрономов, таких как Deibert и Langeveld, которые стремятся собирать спектроскопические данные, а также оптическую и инфракрасную информацию с помощью своих крупных и длинных программ.
Работа Langeveld и Deibert является частью утвержденной крупной программы, которую они являются совместными ведущими, что означает, что они и их сотрудники обеспечили время наблюдения за Близнецами для многолетних исследовательских проектов в области планетарных исследований.
Крупные программы Gemini будут способствовать сотрудничеству и оказывать значительное влияние во всех областях астрофизики, прокладывая путь к будущему поля.
