Нове уявлення про пори року на планеті за межами нашої Сонячної системи

Уявіть собі, що ви знаходитесь у місці, де вітри настільки сильні, що рухаються зі швидкістю звуку. Це лише один аспект атмосфери на XO-3b, однієї з екзопланет (планет за межами нашої Сонячної системи) класу гарячих юпітерів. Ексцентрична орбіта планети також призводить до сезонних коливань, у сотні разів сильніших, ніж на Землі.

Як розповідають в Університеті Макгілла, у нещодавно опублікованій роботі дослідницька група, очолювана цим вишем, надає нове уявлення про те, як виглядають пори року на планеті за межами нашої Сонячної системи. Дослідники також припускають, що овальна орбіта, надзвичайно високі температури поверхні (2000 градусів C – досить гаряче, щоб випарувати породу) та "надутість" XO-3b розкривають сліди історії планети. Отримані результати потенційно сприятимуть науковому розумінню того, як формуються та еволюціонують екзопланети, а також нададуть деякий контекст для планет нашої власної Сонячної системи.

Гарячі юпітери

Гарячі юпітери — це масивні газоподібні світи, схожі на Юпітер, які обертаються ближче до своїх батьківських зірок, ніж Меркурій до Сонця. Хоча вони відсутні в нашій Сонячній системі, вони, схоже що, поширені по всій галактиці.

Попри те, що наразі вони є найбільш вивченим типом екзопланет, та залишаються головні питання про те, як вони утворюються. Чи можуть існувати підкласи гарячих юпітерів з різними історіями формування? Наприклад, чи формуються ці планети далеко від своїх батьківських зірок — на такій відстані, де достатньо холодно, щоб молекули, наприклад вода, стали твердими — чи ближче. Перший сценарій краще відповідає теоріям про те, як народжуються планети нашої Сонячної системи, але що змушує ці типи планет мігрувати так близько до своїх батьківських зірок, залишається незрозумілим.

Для перевірки цих ідей, автори нещодавнього дослідження використали дані космічного телескопа "Спітцер", який вже вийшов у відставку, щоб подивитися на атмосферу екзопланети XO-3b. Вони спостерігали ексцентричні сезони та виміряли швидкість вітру на планеті, отримавши фазову криву планети, коли вона завершила повний оберт навколо своєї зірки.

Вивчення атмосферної динаміки та внутрішньої еволюції

«Ця планета являє собою надзвичайно цікавий приклад для вивчення атмосферної динаміки та внутрішньої еволюції, оскільки вона знаходиться посередині проміжку планетарних мас, де можуть вступити в гру процеси, якими зазвичай нехтують для менш масивних гарячих юпітерів», — каже Ліза Данг, перша авторка статті, опублікованої недавно в The Astronomical Journal, аспірантка фізичного факультету Університету Макгілла. «XO-3b має овальну орбіту, а не кругову, як майже всі інші відомі гарячі юпітери. Це говорить про те, що він недавно мігрував до своєї батьківської зірки; якщо це так, то в кінцевому підсумку він перейде на більш кругову орбіту».

Ексцентрична орбіта планети також призводить до сезонних коливань, у сотні разів сильніших, ніж те, що ми відчуваємо на Землі. Ніколас Коуен, професор Макгілла, пояснює: «Вся планета отримує втричі більше енергії, коли вона знаходиться близько до своєї зірки протягом короткого літа, ніж коли вона знаходиться далеко від зірки».

Дослідники також повторно оцінили масу та радіус планети та виявили, що планета була на диво більш пухкою, ніж очікувалося. Вони припускають, що можливе джерело цього нагрівання може бути пов′язано з залишками ядерного синтезу.

Надмірне тепло та набряклість через припливне нагрівання?

Спостереження Гаї, місії Європейського космічного агентства, показали, що планета більш пухка, ніж очікувалося, що свідчить про те, що її нутрощі можуть бути особливо енергійними. Спостереження Спітцера також натякають на те, що планета виробляє більшу частину власного тепла, оскільки надлишкове теплове випромінювання XO-3b не є сезонним — воно спостерігається протягом року на XO-3b. Цілком можливо, що надлишок тепла надходить із надр планети через процес, який називається припливним нагріванням. Гравітаційне стиснення планети зіркою коливається у міру того, як витягнута орбіта відводить планету далі, а потім ближче до зірки. В результаті зміни внутрішнього тиску утворюються тепло.

На думку Данга, цей незвичайний гарячий юпітер дає можливість перевірити уявлення про те, які процеси формування можуть викликати появу окремих характеристик у цих екзопланет. Наприклад, чи може припливне нагрівання інших гарячих юпітерів також бути ознакою недавньої міграції? Сам по собі XO-3b не розгадає таємницю, але він служить важливим тестом для нових ідей про ці пекучі гіганти.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.