Введение
Стремясь больше узнать о планетах за пределами нашей Солнечной системы, астрономы столкнулись с довольно уникальным видом небесных тел.
Юпитер - одна из самых узнаваемых планет нашей Солнечной системы. Благодаря тому, что он является самым большим и третьим по яркости объектом в ночном небе, мы многое узнали о его свойствах и характеристиках. Однако этот Юпитер находится в нашей Солнечной системе... Есть ли планеты, похожие на Юпитер, в других звездных системах?
В наших поисках экзопланет существует классификация под названием "газовые гиганты". Это экзопланеты размером с Юпитер или Сатурн, но оказывается, что внутри этой категории есть класс экзопланет под названием "горячие Юпитеры". Что же представляет собой горячий Юпитер?
Введение в горячие Юпитеры
Как следует из названия, горячие юпитеры - это газовые гиганты, похожие на Юпитер, которые вращаются очень близко к своим родительским звездам. Они настолько близки к своей родительской звезде, что радиус их орбит обычно составляет около 0,1 астрономической единицы (АЕ). Для сравнения, среднее расстояние между Меркурием и Солнцем составляет 0,4 АЕ. Горячие юпитеры - это первый тип экзопланет, который обнаружили астрономы. В 1995 году швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Келоз обнаружили газовый гигант, вращающийся вокруг звезды, похожей на Солнце, 51 Пегаса. За это открытие они получили в 2019 году Нобелевскую премию по физике. Их наблюдение за этим горячим Юпитером показало, что экзопланета имеет короткий орбитальный период - около 4,2 дня. По состоянию на 2020 год большинство экзопланет, открытых с помощью наземных исследований (таких как WASP, HATNet и т.д.), были горячими юпитерами. Это компьютерное моделирование того, как горячий Юпитер, найденный в звездной системе 51 Пегаса, будет выглядеть вблизи. Из обнаруженных на сегодняшний день горячих юпитеров около шести имеют орбитальный период менее одного дня. Эти объекты классифицируются как горячие юпитеры с ультракоротким периодом (USP). В 2020 году исследователи опубликовали статью об открытии горячего юпитера USP с самым коротким орбитальным периодом. Объект называется NGTS-10 b и имеет орбитальный период (сутки) 0,77 дня - около 18 часов!
Температура поверхности
Близость горячего Юпитера к звезде-хозяину является причиной довольно экстремальных температур. Одной из особенностей горячих юпитеров является то, что они приливно-отливные, когда одна сторона всегда обращена к звезде-хозяину, а другая постоянно отвернута. Наблюдения космического телескопа Spitzer показали, что относительно более холодные горячие юпитеры могут иметь температуру атмосферы до 700 градусов Цельсия. Более горячие версии могут иметь температуру атмосферы в диапазоне от 700 до 1 700 градусов Цельсия. Это иллюстрация космического телескопа Спитцер, используемого в основном для инфракрасных наблюдений. Однако существует подкласс горячих юпитеров, известный как ультрагорячие юпитеры (UHJ), с более высокими температурами. Эти экзопланеты находятся на близком расстоянии от своих звезд-хозяев, в результате чего дневные температуры превышают 2200 градусов по Кельвину, что чуть выше 2000 градусов по Цельсию (это также является определяющей чертой того, что представляет собой UHJ). Такая экстремальная среда вызывает диссоциацию некоторых молекул, например, молекул воды (H2O), в атмосфере. Спектры этой диссоциированной молекулы воды наблюдались совсем недавно в 2021 году на UHJ WASP-76b, что подтвердило ее присутствие в атмосфере этой экзопланеты. В будущем эти спектры могут быть использованы для изучения атмосфер других UHJ, особенно молекулярных диссоциаций, и получения дополнительной информации об их свойствах. Одним из странных открытий, касающихся температуры горячих юпитеров, является то, что все они имеют одинаковую ночную температуру. Это удивительно, поскольку различия в атмосфере, массе планет, радиусах, периодах вращения и многом другом должны были привести к разным ночным температурам. Однако оказалось, что все горячие юпитеры имеют примерно одинаковую ночную температуру - около 1100 Кельвинов. Однако этому есть возможное объяснение. Модели, использованные для этого исследования, предполагали среду, свободную от облаков. К сожалению, моделирование облаков - сложная задача, требующая больших вычислений. Горячие юпитеры, обладающие более экстремальными атмосферами, будут иметь и более сложные облачные образования. Однако с помощью таких телескопов, как космический телескоп Джеймса Уэбба и ARIEL Европейского космического агентства, можно легко провести характеристику облаков на горячих юпитерах, особенно на их ночной стороне.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/chto-takoe-goryachie-jupitery-i-pochemu-ih-orbity-osobennye/
Это было длинное введение в тему, но описывающие половину всей темы. Так что поехали!
Горячие юпитеры — класс экзопланет с массой порядка массы Юпитера (1,9⋅10^27 кг). В отличие от Юпитера, который находится на расстоянии 5 а.е. от Солнца, типичный горячий юпитер находится на расстоянии порядка 0,05 а.е. от своей звезды, то есть на один порядок ближе, чем Меркурий от Солнца и на два порядка ближе, чем Юпитер. Горячие юпитеры в своё время занимали существенную долю списка открытых экзопланет, так как их проще всего обнаружить, поскольку они вносят заметные короткопериодические возмущения в движение звезды, которые могут быть обнаружены по смещению линий спектра. Кроме того, довольно велика вероятность прохождения планеты перед диском звезды, что позволяет оценить размер планеты по уменьшению светимости звезды. Согласно системе Сударского, горячие юпитеры относятся к IV—V классам (Классификация экзопланет по Сударскому — система классификации внешнего вида экзопланет-гигантов в зависимости от температуры их внешних слоев. Представление экзопланеты внешнему наблюдателю базируется на теоретической модели поведения атмосферы газового гиганта и данных о её химическом составе. Учитываются также альбедо и известные спектры отражения экзопланет-гигантов). Также хочу добавить, что бывает так, что температура повышается до >3000 Кельвинов, что равно ~2800 градусов Цельсия.
Перечень "Горячих Юпитеров":
55 Рака b;
BD-10 3166 b;
CoRoT-Exo-2 b;
HAT-P-49 b;
HD 102195 b;
HD 108147 b;
HD 109749 b;
HD 118203 b;
HD 120136 b;
TOI-2109 b;
HD 149026 b;
HD 149143 b;
HD 168746 b;
HD 179949 b;
HD 185269 b;
HD 187123 b;
HD 188753 Ab;
HD 189733 b;
OGLE-TR-3 b;
TrES-1 b;
TrES-2 b;
WASP-1 b;
XO-1 b;
XO-2 b;
Осирис.
Если Вы ещё не поняли, почему "планеты-звёзды", то это из-за температуры, при которой плавится:
- Титан +1680°С;
- Платина+1769,3°С;
- Хром+1907°С;
- Цирконий+1855°С;
- Ванадий+1910°С;
- Иридий+2447°С;
- Молибден+2623°С.
