5 Minutės
Įsivaizduokite pasaulį, kuris orbitos metu nuslysta į žvaigždės krosnį ir vėl iš jos išsiveržia. Tai yra HD 80606 b, dujinis milžinas, gyvenantis ant ekstremumų ribos, ir jis ką tik pateikė gyvesnį, detalesnį savo kančių portretą, dėka Jameso Webb kosminio teleskopo.
Artimas susitikimas su karščiu
Esantis maždaug už 217 šviesmečių, HD 80606 b (taip pat kataloguotas kaip Struve 1341 Bb ir HIP 45982 b) yra maždaug keturis kartus masyvesnis už Jupiterį. Skaičius, apibūdinantis jo dramą, yra 0.03 astronominių vienetų, tai yra artimiausias priartėjimas prie žvaigždės. Šis atstumas yra maždaug 4 487 936 kilometrų. Pakankamai arti, kaip teigia astronomai, kad per periastroną, artimiausią priartėjimo tašką, planetos atmosferos temperatūra pakiltų maždaug 593 laipsniais Celsijaus.
Tokia didelė temperatūros kaita ne tik šiek tiek pakoreguoja pasaulio orus. Ji suardo atmosferos cheminę pusiausvyrą, pertvarko debesis ir sukelia vėjus bei bangas, kurie keičiasi valandų mastu. Webbo vidutinio infraraudonųjų bangų instrumentas, vadinamas MIRI, užfiksavo šiuos pokyčius, išskirdamas planetos šviesą į atskiras bangos ilgio sudedamąsias dalis. Kadaise terminio spinduliavimo migla virto laiko poilginio spektro, atskleidžiančio sudėtį, temperatūros struktūrą ir judėjimą.
Ką Webb pamatė ir kodėl tai svarbu
Webb stebėjo HD 80606 b per lemtingą laikotarpį, kai planeta skrieja arčiausiai savo žvaigždės. Duomenų rinkinį sudaro eilės infraraudonųjų spektroskopinių matavimų, atliktų, kol planeta įšilusi ir pradėjo vėsti. Tie spektrai rodo pokyčius, atitinkančius greitas chemines reakcijas atmosferoje, išstumtoje iš pusiausvyros. Molekulės, kurios yra stabilios vėsesnėmis sąlygomis, skyla ir vėl susidaro praeinant karščio bangai. Debesys gali išgaruoti ir kondensuotis naktyje. Rezultatas yra chemiškai dinamiška atmosfera, toli nutolusi nuo dažnai taikomų stacionarių būsenų prielaidų egzoplanetų modeliuose.
Tiffany Kataria, pagrindinė tyrimo vadovė iš NASA Reaktyviosios kosminės laboratorijos, apibūdina HD 80606 b kaip planetą, kuri yra iškaitinama ir vėliau paliekama atsigauti. Webbo jautrumas vidutiniame infraraudonajame diapazone leidžia stebėti tą atsigavimą precedento neturinčia detalumu. Spektroskopija suteikia ne tik cheminį pirštų atspaudą, bet ir termometrinę žemėlapio versiją – kur yra šiluma, kaip greitai ji juda ir kaip atmosfera į ją reaguoja.
Be to, kad tai įspūdingas atvejo tyrimas, šis duomenų rinkinys veikia kaip laboratorija, leidžianti suprasti atmosferos fiziką esant ekstremaliam poveikiui. Technikos, tobulintos dirbant su HD 80606 b, bus pritaikomos kitoms ekscentrinėms ir periodo sukelto įkaitinimo paveiktoms planetoms, taip pat ir ramesnėms egzoplanetoms, kur trumpalaikiai įvykiai – žybsniai, smūgiai, sezoniniai pokyčiai – trikdo atmosferas.
Įrankiai, metodai ir tolesni žingsniai
Komanda naudojo MIRI spektroskopinius režimus, kad išmatuotų srautą per vidutinio infraraudonųjų juostas, jautrias pagrindinėms molekulėms, tokioms kaip vandens garai ir metanas, taip pat platesniems terminio spinduliavimo požymiams. Laiko poilginė spektroskopija leidžia analizuoti eilę po eilės, o ne vieną momentinę nuotrauką. Toks laikinis išsprendimas yra būtinas, kai planetos sąlygos kinta per stebėjimo lango trukmę.
Šiuos stebėjimus papildė istoriniai duomenų rinkiniai. Spitzer pirmasis įtraukė HD 80606 b į astronomų žemėlapius, bet Webb prideda jautrumo ir bangos ilgio aprėpties, atskleidžiančios procesus, anksčiau tik užuodžiamus. Tyrėjai pristatė preliminarius rezultatus 248-ajame Amerikos astronomų draugijos susitikime Pasadenoje ir pabrėžė duomenų rinkinio turtingumą – dar liko daug išgauti.
Žvelgiant į priekį, Webb nebus vienintelis naujas akis kosmose. Nancy Grace Roman kosminis teleskopas planuojamas papildyti instrumentų arsenalo galimybėmis, pritaikytomis tiesioginiam egzoplanetų vaizdavimui. Kartu šie observatorijos leis tyrėjams palyginti smurtines ekscentrinių karštųjų Jupiterių atmosferas su subtiliau veikiančiomis stabiliausių pasaulių klimatais.
Ekspertų įžvalga
"HD 80606 b yra mūsų modelių streso testas," sako dr. Laura Mendes, egzoplanetų atmosferų specialistė iš Arizonos universiteto. "Ši planeta verčia mus laike susieti dinamiką, chemiją ir radiacinį perdavimą. Webb pateikia stebėjimus; dabar iššūkis yra sukurti modelius, galinčius jiems pasivyti."
Tokie modeliavimai reikalauja didelės laikinės raiškos, tarpdisciplininių komandų ir didelių skaičiavimo išteklių. Bet jie žada atnešti naudą: geresnes prognozes dėl atmosferos kintamumo, patobulintas strategijas ateities stebėjimams ir gilesnį planetų fizikos supratimą plačiame temperatūrų bei orbitinių geometrijų diapazone.
Išvados
HD 80606 b yra daugiau nei egzotiškas pavyzdys. Tai bandomasis laukas priemonėms ir teorijoms, kurios bus taikomos visoje egzoplanetų mokslo srityje. Webbo vidutinio infraraudonųjų spektrai vieną ekstremalią planetą pavertė dinamišku eksperimentu, o išvados formuos astronomų supratimą apie atmosferas – tiek karštas, tiek vėsesnes – ateinančiais metais.
Šaltinis: autoevolution
Palikite komentarą