Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойКосмосСтранное поведение: агрессивная атмосфера иногда позволяет взглянуть на раннюю жизнь планеты

Странное поведение: агрессивная атмосфера иногда позволяет взглянуть на раннюю жизнь планеты

- Advertisement -

 

Иллюстрация планеты AU Mic b, сбрасывающей свою атмосферу, когда она вращается вокруг своего солнца, AU Microscopii. Необычное исчезновение атмосферы этой молодой планеты, наблюдаемое в недавнем исследовании, может дать беспрецедентное понимание ранней планетарной эволюции и определить будущие исследования пригодных для жизни планет земного типа. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Джозеф Олмстед (STScI)

Планета размером с Нептун странно и время от времени выбрасывает водород, вращаясь вокруг своей звезды.

Находясь в триллионах миль от Земли, бурное и беспорядочное испускание атмосферы молодой планеты может дать редкую возможность взглянуть на бурную раннюю жизнь, охватившую большинство планет в нашей галактике.

Атмосферные потери: обнаружение странного поведения микрофона AU b

Новое исследование показало, что Нептун газовая планета размером с , известная как AU Mic b, проявляла странное поведение: она не демонстрировала потери атмосферы во время одного оборота вокруг своего солнца, а затем извергала свою богатую водородом атмосферу в космос при следующем обороте. Исследованием руководили Дартмутский кандидат наук Кейли Рокклифф из Школы аспирантуры и повышения квалификации Гуарини и доцент кафедры физики и астрономии Элизабет Ньютон.

Все планеты с атмосферой теряют некоторое количество газа, когда они вращаются вокруг своих солнц — процесс, известный как атмосферный выброс — либо тонко, как Земля, либо в виде драматических шлейфов, таких как AU Mic b. Но ученые никогда раньше не видели, чтобы выход из атмосферы останавливался и начинался между орбитами, сообщают исследователи в The Astronomical Journal .

Планетарная икота: первый феномен

«Это первый раз, когда мы наблюдаем, как выход планеты из атмосферы превращается из незаметного в очень, очень наблюдаемый», — говорит Рокклифф, первый автор исследования. «Кроме того, водородное облако было не хвостом за планетой, как мы обычно видим, а облачком перед планетой, когда она вращалась по орбите. Мы обычно не думаем о планетах как об извергающих водород, вращающихся вокруг звезды».

«Мы напрямую исследуем важный эволюционный механизм, через который проходят наиболее распространенные планеты в нашей галактике», — сказал Рокклифф. «Мы думаем, что наша работа охватывает ранние стадии этого чрезвычайно типичного процесса, и мы хотим использовать наши наблюдения за этой системой, чтобы понять наиболее распространенный опыт планет за пределами нашей Солнечной системы».

AU Mic b: уникальный взгляд на планетарную эволюцию

Планета, которая более чем в четыре раза превышает диаметр Земли, вращается вокруг звезды под названием AU Microscopii, которая находится на расстоянии 32 световых года (примерно 192 триллиона миль) от Земли. По звездным меркам AU Microscopii всего 23 миллиона лет; нашему солнцу примерно 4,6 миллиарда лет. Планета AU Mic b находится всего в 6 миллионах миль от своего солнца, или в десятую часть расстояния от Меркурия до нашего Солнца.

Несмотря на свои размеры, AU Mic b совершает полный оборот менее чем за девять земных суток. Его открытие космическими телескопами NASA Spitzer и TESS было опубликовано в журнале Nature в 2020 году . Последнее исследование основано на данных космического телескопа Хаббл .

«Мы напрямую исследуем важный эволюционный механизм, через который проходят наиболее распространенные планеты в нашей галактике. Мы думаем, что наша работа охватывает ранние этапы этого чрезвычайно типичного процесса».
Кейли Рокклифф, докторант Гуарини по физике и астрономии.

Сравнение планетарной эволюции

Молодой возраст и атмосферное поведение AU Mic b и его Солнца позволяют предположить, что исследователи зафиксировали ранние этапы планетарной эволюции, сказал Ньютон, который является соавтором статьи. Большинство исследований планет за пределами Солнечной системы Земли и даже внутри нее относятся к очень старым мирам.

По словам Ньютона, более старые планеты уже испытали широкий спектр эволюционных процессов, что затрудняет экстраполяцию на планетарную эволюцию в целом. По ее словам, это все равно, что пытаться изучать психологию развития, наблюдая только за взрослыми.

AU Mic b: Галактический малыш

«Эта планета похожа на наблюдение за совершенно обычным малышом», — сказал Ньютон. «Такие системы, как AU Mic, — это наше понимание более широкого процесса планетарной эволюции. Кейли делает очень сложные наблюдения, и возможности даже попытаться сделать это ограничены».

Солнце планеты представляет собой обычный тип маленькой звезды низкой интенсивности, известной как красный карлик. По словам Ньютона, семьдесят процентов всех звезд являются красными карликами, включая Проксиму Центавра, ближайшую к нашему Солнцу звезду.

Горячий Нептун: путь к пониманию других газовых гигантов

Сама AU Mic b представляет собой тип планеты, известной как «горячий Нептун», мир, похожий по размеру на Нептун, который вращается вокруг своей родительской звезды. Считается, что эволюция горячих Нептунов широко применима к другим газовым планетам в галактике. По словам Рокклиффа, ученые считают, что планеты быстро сжигают свой большой газовый слой и превращаются в планеты меньшего размера. Только один другой молодой горячий Нептун был замечен за выходом из атмосферы.

«Я пытаюсь наблюдать за этой потерей массы, чтобы получить моментальный снимок того, как развиваются планеты, прежде чем они достигнут этой меньшей, потенциально более каменистой конечной точки», — сказала она.

Молодые звезды, молодые планеты: окно в звездную среду

Молодые планеты, такие как AU Mic b, также дают ученым возможность исследовать бурные первые годы их молодых звезд. По словам Рокклиффа, эти наблюдения можно использовать для точной настройки компьютерных моделей того, как планеты развиваются и взаимодействуют со своей звездной средой.

Звезда возрастом 23 миллиона лет против звезды возрастом 5 миллиардов лет

«Существует огромная разница между звездой возрастом 23 миллиона лет и звездой возрастом 5 миллиардов лет. Очень молодые звезды будут испускать множество вспышек и очень мощное излучение. Поскольку мы смотрим на молодые планеты, мы можем видеть это очень экстремальное, но типичное взаимодействие, и использовать наши наблюдения, чтобы увидеть, правильно ли мы понимаем физику», — сказал Рокклифф.

«Я все больше убеждаюсь, что AU Mic b — это прекрасный пример планеты, на которой происходят все эти жестокие, но типичные процессы одновременно», — сказала она. «Это может затронуть углы многих различных моделей и гарантировать, что мы делаем максимально точные модели, когда мы говорим об эволюции планеты».

Seeking Earth 2.0: идеи от AU Mic b

С каждой новой открытой планетой возникает вопрос: может ли это быть другой Землей? По словам Ньютона, некоторые каменистые планеты проходят раннюю стадию, аналогичную той, через которую сейчас проходит AU Mic b. Но даже если они этого не сделают, системы красных карликов в настоящее время являются лучшими местами для поиска пригодных для жизни планет, похожих на Землю.

«Такие звезды, как AU Mic, являются потенциальными охотничьими угодьями для Земли 2.0», — сказал Ньютон. «Понимая эту систему, мы можем ответить на вопросы о том, с чем земноподобной планете, вращающейся вокруг красного карлика, придется бороться в начале своей эволюции».

Экстраполяция за пределы нашей Солнечной системы

«Системы, которые мы рассматриваем, сильно отличаются от нашей Солнечной системы. Мы не можем экстраполировать наш собственный опыт потери массы атмосферы», — добавил Рокклифф. Но «знание того, как развиваются атмосферы и какие планеты будут иметь стабильные атмосферы, важно для поиска жизни на других планетах. Атмосфера необходима для понимания того, как жизнь может формироваться и сохраняться».

Чтобы узнать больше об этом исследовании, см. «Хаббл видит, что испаряющаяся планета икает».

Ссылка: «Переменное обнаружение атмосферного выхода вокруг молодого, горячего Нептуна AU Mic b» Кейли Э. Рокклифф, Элизабет Р. Ньютон, Эллисон Янгблад, Гириш М. Дуввури, Питер Плавчан, Питер Гао, Эндрю У. Манн и Патрик. Дж. Лоуренс, 27 июля 2023 г., The Astronomical Journal .
DOI: 10.3847/1538-3881/ace536

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме