Astronoomid proovivad mini-Neptuuni atmosfääri

Kunstniku kontseptsioon mini-Neptuuni eksoplaneedist GJ 3470 b, mis läbib oma punast kääbustähte või läbib seda. Uues uuringus kasutasid astronoomid eksoplaneedi transiite ja eclipsesid, et saada spektroskoopilisi andmeid eksoplaneedi atmosfääri kohta. Pilt NASA / ESA / D kaudu. MÄNGIJA / UdeMNouvelles.

Maa ja Neptuuni vahelisi planeete meie päikesesüsteemis ei eksisteeri, kuid näivad olevat mujal levinud. Need on rist meie päikesesüsteemi kiviste maapealsete planeetide ja selle jäähiiglaste vahel. Nüüd on astronoomid esimest korda suutnud analüüsida atmosfääri ühes neist "keskmise suurusega" kaugetest maailmadest, mida klassina nimetatakse mini-Neptuunideks.

Eelretsenseeritud leiud tehti teatavaks 2. juulil 2019 Hubblesite'i kaudu ja avaldati ajakirjas Nature Astronomy 1. juulil 2019.

Planeet on Gliese 3470 b, punane kääbustäht tiirleb mini-Neptuun. See kaalub arvutatud 12, 6 Maa massi, muutes selle palju massiivsemaks kui Maa, kuid vähem massiivne kui Neptuun meie päikesesüsteemis (17 Maa massi). Kui see paigutatakse meie päikesesüsteemi, mahuks Gliese 3470 b oma suuruse poolest kenasti Maa ja Neptuuni vahele. Arvatakse, et planeedil on vesine ja heelium sügava, purustava atmosfääri alla maetud suur kivine tuum.

Kunstniku illustratsioon GJ 3470 b (ülaosa) atmosfäärist ja sisemusest, samuti sellest, milline võis süsteem välja näha, kui tähe (alumine) ümber oli veel ringikujuline prügiketas. Pilt NASA / ESA / L kaudu. Hustak (STScI) / Hubblesite.

Tänu NASA Hubble'i ja Spitzeri kosmoseteleskoopidele suutsid teadlased uurida Gliese 3470 b atmosfääri, seda on esimest korda seda tüüpi planeedi jaoks tehtud. Kanada Montreali ülikooli Bj rn Benneke sõnul:

See on planeedi moodustamise vaatenurgast suur avastus. Planeet tiirleb tähe lähedale ja on kaugelt vähem massiivne kui Jupiter - 318 korda suurem Maa massist -, kuid tal on õnnestunud kihistada ürgset vesiniku / heeliumi atmosfääri, mis on raskemate elementide poolt suuresti “saastamata”. Päikesesüsteemis pole meil midagi sellist, ja see teebki selle silmatorkavaks.

Teadlased suutsid atmosfääri koostist analüüsida tähevalguse neeldumise mõõtmisega, kui planeet möödus tähe ees ja siis tähe taga. Kui planeet liigub tähe ette, on see transiit, just siis, kui meie Päikese siseplaneedid, Merkuur või Veenus, näevad Päikest Maalt vaadatuna. Kui see tahapoole liigub, on see varjutus. Need astronoomid vaatasid kokku 12 transiiti ja 20 eclipsi, andes neile piisavalt andmeid atmosfääri analüüsimiseks spektroskoopia abil (kasutades atmosfääri gaaside keemiliste sõrmejälgede määramiseks valgust). Nagu Benneke ütles:

Esmakordselt on meil sellise maailma kohta spektroskoopiline allkiri.

Astronoom Bjorn Benneke, UdeMNouvelles'i kaudu.

Samuti selgus, et õhkkond oli enamasti selge, vaid vaid mõne ähmasusega, mis tegi selle koostise uurimise palju lihtsamaks. See oli Benneke sõnul pisut üllatav:

Ootasime atmosfääri, mis on tugevalt rikastatud raskemate elementidega nagu hapnik ja süsinik, mis moodustavad ohtralt veeauru ja metaangaasi, sarnaselt sellele, mida näeme Neptuunil. Selle asemel leidsime atmosfääri, mis on rasketes elementides nii vilets, et selle koostis sarnaneb päikese vesinik / heeliumirikka koostisega. Kui planeet oleks moodustunud tähest kaugemal, kus vesi ja muud astronoomilised jääd saaksid kondenseeruda, oleksime oodanud, et atmosfääris on rohkem vett ja metaani.

Kunstniku kontseptsioon näitab GJ 3470 b ja Maa suuruse võrdlust. Pilt Radialvelocity / Wikipedia / CC BY-SA 4.0 kaudu.

Kuigi planeedi kohta on nüüd rohkem andmeid, on Benneki sõnul endiselt küsimus, kuidas seda tuleks klassifitseerida. Kas seda peaks nimetama mini-Neptuuniks, nagu praegu viidatakse, või pigem super-Maaks (suurem kui Maa, kuid väiksem kui tüüpiline mini-Neptuun)?

Või võiks see planeet sarnaneda kuumade Jupiteritega, hiiglaslike planeetidega, mis sarnanevad Jupiteriga, kuid tiirlevad nende tähtede lähedal? Erinevalt tüüpilistest kuumadest Jupiteritest, mis arvatakse moodustavat oma tähtedest kaugel ja rändavad siis sissepoole, arvab Bennett, et Gliese 3470 b moodustus just seal, kus see täna tiirleb. Ta teoreetiliselt moodustas ta kõigepealt kuiva kivise planeedina, mis siis tähe ümbruses kiirelt akumuleerunud vesiniku gaasi ja tolmu ümmargusest ketast ja et enne planeedi hajuv ketas võis suureneda:

Me näeme objekti, mis suutis protoplanetaarselt kettalt vesinikku eritada, kuid ei pääsenud kuuma Jupiteriks. See on intrigeeriv režiim. Planeet takerdus Neptuuni alamrühma.

Gliese 3470 b on muidugi vaid üks näide keskmise suurusega planeedist, kuid selle atmosfääri koostise tundmine aitab astronoomidel mõista, kuidas need ainulaadsed maailmad tekkisid ja arenesid, vähemalt üldises mõttes. See on oluline, kuna need näivad olevat üks levinumaid planeete.

Kunstniku kontseptsioon eelseisvast James Webbi kosmoseteleskoobist. See võimaldab uurida Gliese 3470 b ja teiste eksoplaneetide atmosfääri detailsemalt kui kunagi varem. Pilt Northrop Grummani / Gizmodo kaudu.

Huvitav on ka näha, kuidas mini-Neptuudid erinevad supermaast, mis on samuti suuremad kui Maa-suurused planeedid (Maa-raadiused 0, 8–1, 25), kuid natuke väiksemad kui mini-Neptuudid (2–4 Maaraadiust) ). Arvatakse, et enamiku supermaade kivid on kivised ja värskete uuringute kohaselt võib mõnedel nende pinnal olla globaalsed ookeanid. Koos super-Maaga arvatakse, et mini-Neptuunid on meie galaktikas kõige levinum planeeditüüp.

Suhteliselt lähitulevikus heidab tulevane James Webbi kosmoseteleskoop pilgu ka Gliese 3470 b ja uurib selle atmosfääri veelgi detailsemalt, vaadates seda infrapuna lainepikkuses. Astronoomid jälgivad GJ 3470 b transiiti ja varjutusi kergete lainepikkuste juures, kus atmosfääri hägused muutuvad üha läbipaistvamaks.

Alumine rida: esimest korda on astronoomid analüüsinud keskmise suurusega eksoplaneedi atmosfääri, mis on Maast oluliselt suurem, kuid Neptuunist väiksem.

Allikas: Neptuuni alam-planeet, milles on vähese metallisusega metaani vaesus ja Mie-hajuvad pilved

Hubblesite kaudu

UdeMNouvelles'i kaudu