Новое представление о временах года на планете за пределами нашей Солнечной системы

Представьте себе, что вы находитесь в месте, где ветры настолько сильны, что двигаются со скоростью звука. Это лишь один аспект атмосферы на XO-3b, одной из экзопланет (планет за пределами нашей Солнечной системы) класса горячих юпитеров. Эксцентрическая орбита планеты также приводит к сезонным колебаниям в сотни раз сильнее, чем на Земле.

Как рассказывают в Университете Макгилла, в недавно опубликованной работе исследовательская группа, возглавляемая этим вузом, дает новое представление о том, как выглядят времена года на планете за пределами нашей Солнечной системы. Исследователи также предполагают, что овальная орбита, очень высокие температуры поверхности (2000 градусов C – достаточно горячо, чтобы испарить породу) и "надутость" XO-3b раскрывают следы истории планеты. Полученные результаты будут способствовать научному пониманию того, как формируются и эволюционируют экзопланеты, а также предоставят некоторый контекст для планет нашей собственной Солнечной системы.

Горячие юпитеры

Горячие юпитеры – это массивные газообразные миры, похожие на Юпитер, которые вращаются ближе к своим родительским звездам, чем Меркурий к Солнцу. Хотя они отсутствуют в нашей Солнечной системе, они, похоже, распространены по всей галактике.

Несмотря на то, что они являются наиболее изученным типом экзопланет, остаются главные вопросы о том, как они образуются. Могут ли существовать подклассы горячих юпитеров с разными историями формирования? Например, формируются ли эти планеты вдали от своих родительских звезд на таком расстоянии, где достаточно холодно, чтобы молекулы, например вода, стали твердыми, или ближе. Первый сценарий лучше соответствует теориям о том, как рождаются планеты нашей Солнечной системы, но что заставляет эти типы планет мигрировать так близко к родительским звездам, остается неясным.

Для проверки этих идей авторы недавнего исследования использовали данные космического телескопа "Спитцер", который уже вышел в отставку, чтобы посмотреть на атмосферу экзопланеты XO-3b. Они наблюдали эксцентрические сезоны и измерили скорость ветра на планете, получив фазовую кривую планеты, когда она завершила полный оборот вокруг своей звезды.

Изучение атмосферной динамики и внутренней эволюции

"Эта планета представляет собой чрезвычайно интересный пример для изучения атмосферной динамики и внутренней эволюции, поскольку она находится посреди промежутка планетарных масс, где могут вступить в игру процессы, которыми обычно пренебрегают для менее массивных горячих юпитеров", - говорит Лиза Данг, первый автор статьи, опубликованной недавно в The Astronomical Journal, и аспирант физического факультета Университета Макгилла. «XO-3b имеет овальную орбиту, а не круговую, как почти все другие известные горячие юпитеры. Это говорит о том, что он недавно мигрировал к своей родительской звезде; если это так, то в конечном счете он перейдет на более круговую орбиту».

Эксцентрическая орбита планеты также приводит к сезонным колебаниям в сотни раз сильнее, чем то, что мы испытываем на Земле. Николас Коуэн, профессор Макгилла, объясняет: «Вся планета получает втрое больше энергии, когда она находится близко к своей звезде в течение короткого лета, чем когда она находится далеко от звезды».

Исследователи также повторно оценили массу и радиус планеты и обнаружили, что планета была удивительно более вздутой, чем ожидалось. Они предполагают, что возможный источник этого нагревания может быть связан с остатками ядерного синтеза.

Чрезмерное тепло и вздутость из-за приливного нагревания?

Наблюдения Гаи, миссии Европейского космического агентства, показали, что планета более вздутая, чем ожидалось, что свидетельствует о том, что ее внутренности могут быть особенно энергичными. Наблюдения Спитцера также намекают на то, что планета производит большую часть собственного тепла, поскольку избыточное тепловое излучение XO-3b не сезонное — оно наблюдается в течение года на XO-3b. Вполне возможно, что избыток тепла поступает из недр планеты через процесс, называемый приливным нагреванием. Гравитационное сжатие планеты звездой колеблется по мере того, как вытянутая орбита отводит планету дальше, а затем поближе к звезде. В результате изменения внутреннего давления образуется тепло.

По мнению Данга, этот необычный горячий юпитер позволяет проверить представление о том, какие процессы формирования могут вызвать появление отдельных характеристик у этих экзопланет. Например, может ли приливной нагрев других горячих юпитеров также являться признаком недавней миграции? Сам по себе XO-3b не разгадает тайну, но он служит важным тестом для новых идей об этих пекучих гигантах.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.