Представьте, что вы находитесь в месте, где ветер дует так сильно, что движется со скоростью звука. Это лишь один из интересных аспектов атмосферы XO-3b, одной из экзопланет, известных как горячие юпитеры. Эксцентричная орбита планеты также приводит к периодическим изменениям, в сотни раз более сильным, чем те, которые мы испытываем на Земле.
В этой последней публикации ученые из McGill предлагают новый способ восприятия времен года на планетах за пределами Солнечной системы. Они также предполагают, что вытянутая орбита XO-3b, чрезвычайно высокие температуры поверхности (более 2000 градусов по Цельсию, достаточные для плавления и испарения камней) и характерная «пушистость» XO-3b свидетельствуют о долгой истории планеты. Эти открытия могут продвинуть научное понимание формирования и эволюции экзопланет и привнести новое измерение в изучение планет в нашей системе.
Горячие юпитеры представляют собой массивные газообразные миры, похожие на Юпитер, но вращающиеся гораздо ближе к своим родительским звездам, чем Меркурий к Солнцу. Хотя они не встречаются в Солнечной системе, они очень распространены по всей галактике. Они также являются, пожалуй, наиболее изученным типом экзопланет, хотя по поводу их формирования все еще остается много вопросов. Могут ли существовать подклассы горячих юпитеров с разной историей формирования? Например, формируются ли эти планеты далеко от своих родительских звезд, где достаточно холодно, чтобы такие частицы, как вода, стали твердыми? Или они рождаются гораздо ближе к своим звездам? Первый сценарий лучше согласуется с теорией образования планет в нашей Солнечной системе, но не совсем понятно, что могло привести такие планеты позже мигрируют на орбиты, намного более близкие к родительским звездам.
Получение ответа требует дальнейших наблюдений и анализов. Авторы этих исследований использовали данные ныне ушедшего в отставку космического телескопа Спитцер , чтобы поближе изучить атмосферу экзопланеты XO-3b. Они увидели там сильные смены времен года и измерили скорость ветра на планете. Она оказалась очень высокой.
Планета является чрезвычайно интересным случаем для исследования динамики атмосферы и эволюции недр планет, потому что она попадает в режим промежуточной массы планеты, где уже могут вступить в игру процессы, обычно игнорируемые для менее массивных горячих юпитеров . объясняет Лиза Данг, первый автор недавно опубликованного исследования в The Astronomical Journal, аспирант кафедры физики Университета Макгилла. В отличие от большинства известных горячих юпитеров, XO-3b имеет сильно вытянутую орбиту. Это говорит о том, что он недавно мигрировал к своей родительской звезде. Если бы это было так, то в конечном итоге он сел бы вокруг него на более круговой орбите .
Эксцентричная орбита планеты приводит к сезонным колебаниям, в сотни раз превышающим те, которые наблюдаются на Земле. Николас Коуэн, профессор McGill , считает, что планета получает в три раза больше энергии, когда она находится близко к своей звезде в течение ее короткого лета, чем когда она находится вдали от звезды — в афелии. Нам остается только радоваться, что с Землей все обстоит иначе и что ее удаленность от Солнца не влияет на времена года .
Ученые также повторно оценили массу и радиус планеты. Они нашли планету удивительно «раздутой» или «пушистой». Они предполагают, что это может быть результатом ее сильного нагрева остатками ядерного синтеза. Другими словами, его интерьер может быть особенно энергичным. Наблюдения, сделанные с помощью телескопа Спитцер, в свою очередь, доказывают, что планета производит большое количество собственного тепла, ведь превышение ее теплового излучения не связано с сезонами — оно наблюдается на XO-3b круглый год.
Это избыточное тепло может исходить изнутри планеты, где оно генерируется в результате процесса, называемого приливным нагревом : гравитация звезды на планете значительно колеблется по мере того, как ее продольная орбита уносит ее дальше, а иногда и намного ближе к звезде. Результирующие изменения давления внутри земного шара приводят к выделению тепла.
В целом, этот замечательный горячий Юпитер — хорошая возможность проверить идеи о том, какие процессы формирования могут быть ответственны за определенные характеристики этого типа экзопланет. Например, вопрос в том, может ли приливное нагревание от других горячих юпитеров также быть признаком их недавней миграции на более близкие орбиты? Сам по себе XO-3b не может решить все загадки, но он является важной лабораторией для проверки различных гипотез.