Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойКосмосЦиклоны в космосе? Посмотрите, как Хаббл обнаружил экстремальную погоду на далекой...

Циклоны в космосе? Посмотрите, как Хаббл обнаружил экстремальную погоду на далекой планете

- Advertisement -

Астрономы обнаружили динамические погодные явления, такие как массивные циклоны, на необитаемой экзопланете WASP-121 b с помощью космического телескопа НАСА «Хаббл». Это открытие, имеющее решающее значение для изучения погоды на далеких планетах, стало возможным благодаря детальным наблюдениям и передовым вычислительным моделям. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Квентин Чангат (ЕКА/STScI), Махди Замани (ЕКА/Хаббл)

Штормовая погода проявилась на «горячем Юпитере»

ЮпитерПланета размером с WASP-121 b — это не то место, которое можно назвать домом. Во-первых, он вращается очень близко к звезде, которая ярче и горячее Солнца. Планета находится настолько опасно близко к своей звезде, что температура ее верхних слоев атмосферы достигает 3400 градусов. Фаренгейт – горячее, чем в доменной печи.

Поток ультрафиолетового света от родительской звезды нагревает верхние слои атмосферы планеты, в результате чего газы магния и железа уходят в космос. Мощные гравитационные приливные силы звезды изменили форму планеты так, что она стала выглядеть более похожей на футбольный мяч. Объединив несколько лет Космический телескоп Хаббл В ходе наблюдений с помощью компьютерного моделирования астрономы нашли доказательства существования массивных циклонов, кружащихся на адской планете. Циклоны неоднократно создаются и разрушаются из-за большой разницы температур между звездной стороной и темной ночной стороной Солнца. экзопланета.

Это художественная концепция экзопланеты WASP-121 b, также известной как Тилос. Внешний вид экзопланеты основан на данных моделирования объекта Хабблом. Используя наблюдения Хаббла, другая группа ученых ранее сообщила об обнаружении тяжелых металлов, таких как магний и железо, выходящих из верхних слоев атмосферы сверхгорячей экзопланеты Юпитер; отметив это как первое подобное обнаружение. Экзопланета вращается в опасной близости от своей родительской звезды, примерно на 2,6% расстояния Земли до Солнца, что ставит ее на грань разрыва приливными силами звезды. Мощные гравитационные силы изменили форму планеты. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Квентин Чангат (ЕКА/STScI), Махди Замани (ЕКА/Хаббл)

Космический телескоп «Хаббл» наблюдает изменение атмосферы экзопланеты за 3 года

Объединив несколько лет наблюдений НАСАС помощью космического телескопа «Хаббл» и проведения компьютерного моделирования астрономы обнаружили доказательства существования массивных циклонов и других динамичных погодных явлений, кружащихся на горячей планете размером с Юпитер, находящейся на расстоянии 880 световых лет от нас.

Планета, получившая название WASP-121 b, непригодна для жизни. Но этот результат является важным ранним шагом в изучении погодных условий на далеких мирах и, возможно, в конечном итоге поиске потенциально пригодных для жизни экзопланет со стабильным, долгосрочным климатом.

За последние несколько десятилетий детальные телескопические и космические наблюдения за соседними планетами нашей солнечной системы показывают, что их турбулентные атмосферы не статичны, а постоянно меняются, точно так же, как погода на Земле. Эта изменчивость должна распространяться и на планеты вокруг других звезд. Но чтобы реально измерить такие изменения, требуется много детальных наблюдений и компьютерного моделирования.

Прорыв в наблюдении за погодой на экзопланетах

Чтобы сделать это открытие, международная группа астрономов собрала и переобработала наблюдения Хаббла за WASP-121 b, сделанные в 2016, 2018 и 2019 годах.

Они обнаружили, что планета имеет динамичную атмосферу, меняющуюся со временем. Команда использовала сложные методы моделирования, чтобы продемонстрировать, что эти резкие временные изменения можно объяснить погодными условиями в атмосфере экзопланеты.

На этой визуализации показан прогноз температуры на 130 экзопланетных дней, на восход, полдень, закат и полночь для экзопланеты WASP-121 b, также известной как Тилос. Ярко-желтые области изображают области на дневной стороне экзопланеты, где температура значительно превышает 2100 градусов по Кельвину (3320 градусов по Фаренгейту); из-за непосредственной близости к родительской звезде, примерно 2,6% расстояния Земли до Солнца. Из-за огромной разницы температур между дневной и ночной сторонами астрономы подозревают, что испарившееся железо и другие тяжелые металлы, уходящие в более высокие слои атмосферы на дневной стороне, частично попадают обратно в нижние слои, вызывая железный дождь ночью. Некоторые из тяжелых металлов также покидают гравитацию планеты из верхних слоев атмосферы. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Квентин Чангат (ЕКА/STScI), Махди Замани (ЕКА/Хаббл)

Команда обнаружила, что атмосфера WASP-121 b демонстрирует заметные различия между наблюдениями. Самое драматичное то, что могут возникнуть массивные погодные фронты, штормы и массивные циклоны, которые неоднократно создаются и уничтожаются из-за большой разницы температур между обращенной к звезде стороной и темной стороной экзопланеты. Они также обнаружили явное смещение между самой горячей областью экзопланеты и точкой на планете, ближайшей к звезде, а также изменчивость химического состава атмосферы экзопланеты (измеренную с помощью спектроскопии).

Команда пришла к этим выводам, используя вычислительные модели, помогающие объяснить наблюдаемые изменения в атмосфере экзопланеты. «Замечательные детали моделирования атмосферы экзопланет позволяют нам точно моделировать погоду на сверхгорячих планетах, таких как WASP-121 b», — объяснил Джек Скиннер, научный сотрудник Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния, и соруководитель этого исследования. «Здесь мы делаем значительный шаг вперед, объединяя ограничения наблюдений с моделированием атмосферы, чтобы понять изменяющуюся во времени погоду на этих планетах».

«Это чрезвычайно захватывающий результат, поскольку мы продвигаемся вперед в наблюдении за погодными условиями на экзопланетах», — сказал один из главных исследователей команды Квентин Чангат, Европейское космическое агентство Научный сотрудник Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Изучение погоды на экзопланетах жизненно важно для понимания сложности атмосфер экзопланет в других мирах, особенно при поиске экзопланет с пригодными для жизни условиями».

Эта визуализация показывает погодные условия на экзопланете WASP-121 b, также известной как Тилос. Это видео было замедлено, чтобы более подробно рассмотреть закономерности в атмосфере экзопланеты. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Квентин Чангат (ЕКА/STScI), Махди Замани (ЕКА/Хаббл)

WASP-121 b: пример экзопланетной атмосферы

WASP-121 b находится настолько близко к своей родительской звезде, что орбитальный период составляет всего 1,27 дня. Эта непосредственная близость означает, что планета приливно заблокирована, так что одно и то же полушарие всегда обращено к звезде, точно так же, как наша Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Дневные температуры приближаются к 3450 градусам по Фаренгейту (2150 градусов по Кельвину) на обращенной к звездам стороне планеты.

Команда использовала четыре набора архивных наблюдений Хаббла за WASP-121 b. Полный набор данных включал наблюдения WASP-121 b, проходящего перед своей звездой (сделанные в июне 2016 г.); WASP-121 b проходит за своей звездой, также известное как вторичное затмение (снято в ноябре 2016 г.); и яркость WASP-121 b как функция ее фазового угла к звезде (различное количество света, получаемого Землей от экзопланеты, когда она вращается вокруг своей родительской звезды, аналогично фазовому циклу нашей Луны). Эти данные были взяты в марте 2018 года и феврале 2019 года соответственно.

«Собранный набор данных представляет собой значительный объем времени наблюдений за одной планетой и в настоящее время является единственным последовательным набором таких повторных наблюдений», — сказал Чангат. Информация, которую мы извлекли из этих наблюдений, была использована для определения химического состава, температуры и облаков атмосферы WASP-121 b в разное время. Это дало нам изысканную картину того, как планета меняется с течением времени».

Уникальные возможности «Хаббла» также очевидны в широком спектре научных программ, которые он будет реализовывать в рамках своего 31-го цикла наблюдений, который начался 1 декабря. Около двух третей времени «Хаббла» будет посвящено исследованиям изображений, а остальная часть — спектроскопическим исследованиям. , наподобие тех, что используются для WASP-121 b. Более подробную информацию о науке 31-го цикла можно найти в недавнее объявление.

Справка: «Переменная ли атмосфера ультрагорячего Юпитера WASP-121b?» Квентин Чангэт, Джек В. Скиннер, Джеймс Ю.К. Чо, Йоонас Няттиля, Инго П. Вальдманн, Ахмед Ф. Аль-Рефаи, Акрена Дайрек, Билли Эдвардс, Томас Микал-Эванс, Макс Джошуа, Джузеппе Морелло, Нур Скаф, Ангелос Циарас, Оливия Венот и Кай Хоу Йип, 2 января 2023 г. , Астрофизика > Земная и планетарная астрофизика.
arXiv:2401.01465

Космический телескоп Хаббл — проект международного сотрудничества НАСА и ЕКА. Телескопом управляет Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла и Уэбба. STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов астрономических исследований в Вашингтоне, округ Колумбия.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме