Skip links

От далечна планета изтичат гигантски опашки от хелий

Ако една планета има атмосфера, тя вероятно изтича, като при някои това става по-бързо, отколкото при други. Астрономите току-що откриха една от тях: атмосфера, която е толкова пропусклива, че се разпръсква на гигантски струи.

Екзопланетата с тази активност, е HAT-P-32b, газов гигант с радиус около 1,8 пъти по-голям от този на Юпитер, намиращ се на около 923 светлинни години от нас. Тя изхвърля достатъчно газ, за да образува две опашки, които заедно се простират на разстояние, надвишаващо 53 пъти радиуса на екзопланетата.

Според екипа, ръководен от астрофизика Чжоуцзян Джан от Калифорнийския университет в Санта Круз, тези опашки са сред най-големите структури, които някога сме откривали, свързани с екзопланета.

„Вълнуващо е да се види колко гигантски са удължените опашки в сравнение с размера на планетата и нейната звезда домакин“, казва Джан, който е ръководител на изследването, докато преподава в Тексаския университет в Остин. „Възможно е и други планети да имат удължени бягащи атмосфери, които чакат да бъдат открити чрез подобен мониторинг.

Компютърна симулация на опашката на HAT-P-32b. (M. MacLeod/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics и A. Oklopčić/University of Amsterdam)

Фактът, че HAT-P-32b губи атмосферата си, не е неочакван. Това е пухкав свят с ниска плътност, само 10 процента от тази на Юпитер, който обикаля около звездата си по много близка орбита от само 2,15 дни. При тази близост до звездата си – която е малко по-голяма и по-гореща от Слънцето – екзопланетата е нагрята до температура от около 1836 Келвина (2845 по Фаренхайт, 1562 по Целзий).

Именно горещината прави HAT-P-32b толкова пухкав, но тя също така разрушава нейната атмосфера. Предишни наблюдения отбелязаха този ефект в действие, но не уловиха истинската степен на разруха на атмосферата, причинена от звездата.

Това е така, защото изучаваме HAT-P-32b с помощта на транзити, т.е. когато екзопланетата обикаля между нас и своята звезда. Това кара светлината на звездата леко, но редовно да се колебае и да намалява, когато екзопланетата блокира част от нейната светлина.

Да напомним, че през 2018 г. учените представиха концепция за интерферометричен телескоп за наблюдение на орбитите на астрономическите съседи (TOLIMAN, по името на древното арабско име на звезда), който би трябвало да помогне за тези наблюдения. Вместо да концентрира светлината във фокусиран лъч, както е при конвенционалните телескопи, TOLIMAN разчита на дифракционната картина на огледалото на зрителната тръба, което разпределя светлината на звездата в сложна флорална картина, позволяваща изключително прецизни измервания на движението на звездата. По този начин признаците за наличието на екзопланети ще могат да бъдат съвместно наблюдавани и от други по-мощни инструменти

Но нещо интересно се случва, когато тази екзопланета с атмосфера премине пред своята звезда-приемник. Част от светлината на звездата преминава през атмосферата, което води до промени в спектъра, тъй като някои дължини на вълните се поглъщат и излъчват отново от елементите и съединенията в газа. Те могат да бъдат разпознати и проследени до веществата, които ги предизвикват, подобно на химически пръстов отпечатък.

Диаграма на промените в светлината на звездата при обикаляне около екзопланета. (J. Winn, arXiv)

Непропускливата атмосфера на HAT-P-32b става очевидна от наблюденията на тези транзити, след като учените забелязват излишък от алфа водород и хелий. Тъй като те са разглеждали само данните от транзитите, те не са знаели пълната величина на теча.

Джан и колегите му са използвали телескопа „Хоби-Еберли“ (Hobby-Eberly Telescope) в обсерваторията „Макдоналд“ (McDonald Observatory) в Тексас, за да наблюдават екзопланетата в продължение на няколко нощи и да съберат данни, обхващащи цялата ѝ орбита, а не само 3-те часа, през които тя преминава. След това те внимателно анализираха спектрите, търсейки вариации в газовете, за които се знае, че изтичат от атмосферата на HAT-P-32b.

Те откриват, че опашките са изключително масивни. Екзопланетата се издува до такава степен, че превишава точката, в която газът може да остане гравитационно свързан с планетата, изхвърляйки огромни количества материал в пространството около звездата – около 33,8 трилиона тона годишно, според изчисленията на екипа.

При това темпо пълното изчезване на цялата атмосфера на този отдалечен свят ще отнеме около 40 милиарда години. Това е дълъг период от време – почти три пъти по-дълъг от сегашния живот на Вселената – 13,8 милиарда години – и може да помогне на астрономите да идентифицират и други екзопланети с изтичащ газ, намиращи се в близки орбити до своите звезди.

Художествено изображение на екзопланета, която губи атмосферата си. (ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser)

„Откритията ни относно HAT-P-32b могат да ни помогнат да разберем как взаимодействат другите планети и техните звезди“, казва астрономът Каролин Морли от Тексаския университет в Остин. „Ние сме в състояние да направим високоточни измервания на горещи юпитери, като този, и след това да приложим нашите открития към по-широк кръг планети.“

И преди сме откривали изпускащи атмоисферите си екзопланети, а някои от тях дори имат някои сходства с транзитите на HAT-P-32b. Откритието подсказва, че може би има още много такива гигантски газови опашки, които само чакат да ги потърсим и открием.

Научната работа e публикувана в Science Advances.


source

This website uses cookies to improve your web experience.
Начало