Seznamte se s WASP-121b, horkým exoplanetem z „těžkých kovů“

Umělecké pojetí WASP-121b, které obíhá tak blízko své hvězdy a je tak horké, že těžké kovové plyny v jeho atmosféře unikají do vesmíru. Obrázek přes Engine House VFX / At-Bristol Science Center / University of Exeter / JPL.

Exoplanety - světy obíhající kolem jiných hvězd - byly objeveny v celé řadě typů a velikostí, od malých skalních světů po prskající obří horkých plynů obíhajících poblíž jejich hvězd. Přichází na mysl fráze „hudba sfér“, starověký filozofický koncept, který považoval pohyby slunce, měsíce a planet za formu hudby. Zatímco tato věta má tendenci evokovat myšlenky klasických melodií, zdá se, že zejména jeden exoplanet lépe zapadá do žánru těžkých kovů.

Planeta - WASP-121b, horký Jupiter 900 světelných let od Země - obíhá tak blízko své hvězdy, že její horní atmosféra je syčivá 4 600 stupňů Fahrenheita (2 500 ° C). Gravitace jeho hostitelské hvězdy deformovala planetu do podlouhlého tvaru amerického fotbalu. První objev objevený v roce 2015, planeta je 1, 8násobek hmotnosti Jupiteru.

Hubbleův kosmický dalekohled (HST) detekoval plyn unikající z planety, železo a hořčík, nazývaný „těžké kovy“. Tyto nové recenzované výsledky byly zveřejněny 1. srpna v The Astronomical Journal .

Důkazy naznačují, že spodní atmosféra WASP-121b je tak horká, že železo a hořčík zůstávají v plynném stavu. Proudí do horní atmosféry, kde mohou unikat do vesmíru na vrstevnicích vodíku a helia. Je to poprvé, kdy byly tyto plyny pozorovány při úniku z horké exoplanety Jupiteru. Jako David Sing, vědec na Johns Hopkins University v Baltimoru v Marylandu, řekl:

Těžké kovy byly již v jiných horkých Jupiterech vidět, ale pouze ve spodní atmosféře. Takže nevíte, jestli unikají nebo ne. U WASP-121b vidíme plynný hořčík a železo tak daleko od planety, že nejsou gravitačně vázáni. Těžké kovy unikají částečně proto, že planeta je tak velká a nafouknutá, že její gravitace je relativně slabá. Je to planeta, která se aktivně zbavuje své atmosféry.

Počítačem simulované pohledy na WASP-121b pomocí obrázků z kosmického dalekohledu NASA Spitzer Space Telescope. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech / Aix-Marseille University (AMU) / Wikipedia.

Jak tento proces probíhá? Za prvé, samotná hvězda je teplejší než slunce a ultrafialové světlo z hvězdy zahřívá horní atmosféru planety. Unikající železo a hořčík mohou podle Singa také pomoci zahřát atmosféru.

Tyto kovy způsobí, že atmosféra bude více ultrafialová, což by mohlo přispívat k zahřívání horní atmosféry.

Atmosféra planety je nejen vážně ovlivněna, ale i planeta. Ve skutečnosti se blíží k bodu, kde by ho mohla roztrhat gravitace hvězdy. Právě teď se ale roztáhl do fotbalového tvaru. WASP-121b nabízí vědcům vzácnou příležitost k pozorování, jak Sing poznamenal:

Tuto planetu jsme vybrali, protože je tak extrémní. Mysleli jsme si, že máme šanci vidět těžší prvky unikající. Je to tak horké a tak příznivé pozorovat, je to nejlepší výstřel při hledání přítomnosti těžkých kovů. Hledali jsme hlavně hořčík, ale v atmosféře jiných exoplanet byly náznaky železa. Bylo to však překvapení, když jsem to viděl tak jasně v datech a v tak velkých nadmořských výškách daleko od planety.

Podle Drake Deming, astronom na University of Maryland:

Tato planeta je prototypem pro velmi horké Jupitery. Tyto planety jsou tak silně ozářeny svými hostitelskými hvězdami, jsou skoro jako hvězdy samotné. Planeta je vypařována svou hostitelskou hvězdou do té míry, že můžeme vidět atomy kovů unikající z horní atmosféry, kde mohou interagovat s magnetickým polem planety. To představuje příležitost pozorovat a porozumět některé velmi zajímavé fyzice.

Hot Jupiters, kteří jsou blízko jejich hostitelské hvězdy, jsou velmi vzácní. Ty, které jsou tak horké, jsou ještě vzácnější. I když jsou vzácné, jakmile je najdete, opravdu vyniknou. Těšíme se na další informace o této podivné planetě.

Tato pozorování WASP-121b jsou součástí průzkumu „Panchromatic Comparative Exoplanetary Treasury Program (PanCET)“. Jedná se o první rozsáhlou ultrafialovou, viditelnou a infračervenou srovnávací studii 20 různých exoplanet, od velikosti super-Země (několikanásobek hmotnosti Země) po Jupitery (více než 100-násobek hmotnosti Země).

WASP-121b je typ exoplanetu zvaný horký Jupiter, jako je HD 209458b (koncept umělce). Obrázek přes NASA / ESA / G. Bacon (STScI) / N. Madhusudhan (UC).

Studiem WASP-121b a dalších horkých Jupiterů se vědci mohou dozvědět více o tom, jak planety ztrácejí svou prvotní atmosféru. Atmosféry stále se tvořících planet mají sklon sestávat z lehčích plynů vodíku a helia. Tyto atmosféry však mohou být odstraněny, když se planeta blíží ke své hvězdě. Jak Sing vysvětlil:

Horké Jupitery jsou většinou vyrobeny z vodíku a Hubble je velmi citlivý na vodík, takže víme, že tyto planety mohou plyn relativně snadno ztratit. Ale v případě WASP-121b plyn a vodík hélium vytéká téměř jako řeka a tyto kovy s sebou táhne. Je to velmi účinný mechanismus pro hubnutí.

WASP-121b je také ideálním cílem pro budoucí pozorování nadcházejícího kosmického dalekohledu James Webb, který bude schopen zkoumat atmosféru na vodu a oxid uhličitý a pomůže poskytnout úplnější analýzu všech chemických prvků v atmosféře. Tato data pomohou vědcům lépe porozumět tomu, jak se vytvářejí světy jako horké Jupitery a obecně planetární systémy.

Artistův koncept WASP-121b, který astronomové popisují jako exoplanet těžkých kovů. Planeta je tak horká, že plyny hořčíku a železa - nazývané „těžké kovy“, protože atomové hmotnosti těchto prvků jsou větší než atomy vodíku nebo helia - unikají jeho atmosféře. Mezitím gravitace hostitelské hvězdy táhne planetu a její atmosféru a táhne ji do fotbalového tvaru. Obrázek přes NASA / ESA / J. Olmsted (STScI) / Hubblesite.

Sečteno a podtrženo: WASP-121b je jakýsi horký exoplanet Jupiteru, který se málokdy vidí, svět tak horký a tak blízko své hvězdy, že z jeho atmosféry jsou odstraňovány plyny těžkých kovů a planeta se natahuje do tvaru fotbalu.

Zdroj: Program PanCET Hubble Space Telescope : Exosférické Mg II a Fe II v blízkém ultrafialovém přenosovém spektru WASP-121b pomocí jitterové dekorrelace

Přes Hubblesite

Přes University of Maryland