Tutvuge kuuma raskemetalli eksoplaneediga WASP-121b

Kunstniku kontseptsioon WASP-121b-st, mis tiirleb tähe lähedale ja on nii kuum, et tema atmosfääris olevad raskmetallgaasid pääsevad kosmosesse. Pilt Motor House VFX / At-Bristoli teaduskeskuse / Exeteri ülikooli / JPL kaudu.

Eksoplaneete - maailmu, mis tiirlevad teiste tähtede ümber - on avastatud väga erinevates tüüpides ja suurustes, alates väikestest kivistest maailmadest kuni tähe lähedal tiirlevate kuumade hiiglaslike hiiglasteni. Meelde tuleb fraas “sfääride muusika” - iidne filosoofiline kontseptsioon, mis pidas päikese, kuu ja planeetide liikumist muusika vormiks. Kuigi see fraas kipub esile kutsuma klassikalisi meloodiaid, näib üks eksoplaneet eriti sobivat raskemetalližanriks.

Planeet - WASP-121b, kuum Jupiter 900 valgusaasta kaugusel Maast - tiirleb tähe lähedale nii lähedale, et selle ülemine atmosfäär on hiiglaslik 4600 kraadi Fahrenheiti (2500 Celsiuse) järgi. Selle vastuvõtva tähe raskusjõud on moonutanud planeedi Ameerika jalgpalli piklikuks kujuks. Esmakordselt avastas see 2015. aastal planeedi, mis on 1, 8-kordne Jupiteri mass.

Hubble'i kosmoseteleskoop (HST) tuvastas planeedilt põgeneva gaasi, raua ja magneesiumi gaasi, mida nimetatakse "rasketeks metallideks". Need uued eelretsenseeritud tulemused avaldati 1. augustil ajakirjas The Astronomical Journal .

Tõendite kohaselt on WASP-121b madalam atmosfäär nii kuum, et raud ja magneesium jäävad gaasilises olekus. Need voolavad atmosfääri ülemisse ossa, kust nad pääsevad vesiniku ja heeliumigaasi kosmosesse kosmosesse. See on esimene kord, kui selliseid gaase on täheldatud kuuma Jupiteri eksoplaneedi põgenemisel. Nagu ütles Mary Singis Baltimore'is asuva Johns Hopkinsi ülikooli teadur David Sing:

Raskemetalle on varem nähtud teistes kuumades Jupiterites, kuid ainult madalamas atmosfääris. Nii et te ei tea, kas nad põgenevad või mitte. WASP-121b-ga näeme magneesiumi ja raudgaasi planeedist nii kaugel, et nad pole gravitatsiooniliselt seotud. Raskemetallid põgenevad osaliselt seetõttu, et planeet on nii suur ja puhvis, et selle gravitatsioon on suhteliselt nõrk. See on planeet, millelt on aktiivselt eemaldatud oma atmosfäär.

WASP-121b arvutisimiteeritud vaated, kasutades NASA Spitzeri kosmoseteleskoobi pilte. Pilt NASA / JPL-Caltechi / Aix-Marseille'i ülikooli (AMU) / Vikipeedia kaudu.

Kuidas see protsess toimub? Esiteks on täht ise päikesest kuumem ja tähe ultraviolettvalgus soojendab planeedi ülemist atmosfääri. Raua ja magneesiumi põgenemine võib Singi sõnul atmosfääri veelgi soojendada:

Need metallid muudavad atmosfääri ultraviolettkihis läbipaistmatuks, mis võib aidata kaasa atmosfääri ülemise osa soojenemisele.

Planeedi atmosfääri ei mõjuta mitte ainult tõsiselt, vaid ka planeet. See on tegelikult lähenemas punktile, kus selle võib tähe gravitatsioon lahti rebida. Praegu on see aga jalgpallisarnaseks kujuks venitatud. WASP-121b pakub teadlastele haruldast vaatlusvõimalust, nagu Sing märkis:

Valisime selle planeedi, kuna see on nii äärmuslik. Arvasime, et meil on võimalus näha raskemate elementide põgenemist. Seda on nii kuum ja nii soodne jälgida, et see on parim viis raskmetallide olemasolu leidmiseks. Otsisime peamiselt magneesiumi, kuid rauaga on olnud vihjeid ka teiste eksoplaneetide atmosfääris. See oli üllatus, kui nägin seda nii selgelt andmetes ja nii suurtel kõrgustel nii kaugel planeedil.

Marylandi ülikooli astronoomi Drake Demingi sõnul:

See planeet on ülikõrgete Jupiterite prototüüp. Neid planeete kiirgavad nende vastuvõtvad tähed nii tugevalt, et nad on peaaegu nagu tähed ise. Planeet on selle vastuvõtva tähe poolt aurustunud nii kaugele, et näeme metalli aatomeid, kes põgenevad atmosfääri ülemisest osast, kus nad saavad suhelda planeedi magnetväljaga. See annab võimaluse jälgida ja mõista mõnda väga huvitavat füüsikat.

Kuumad Jupiterid, mis asuvad nende hostitähe lähedal, on väga haruldased. Selliseid kuumaid on veelgi harvem. Kuigi need on haruldased, paistavad nad tõesti silma, kui olete need leidnud. Ootame selle kummalise planeedi tundmaõppimist veelgi rohkem.

Need WASP-121b tähelepanekud on osa pankromaatilise võrdleva eksoplaneetilise riigikassa programmi (PanCET) uuringust. See on esimene suuremahuline ultraviolett, nähtav ja infrapuna võrdlev uuring 20 erinevast eksoplaneedist, mille suurus ulatub supermaast (mitu korda suurem Maa massist) kuni Jupiteriteni (Maa mass on üle 100 korra).

WASP-121b on eksoplaneedi tüüp, mida nimetatakse kuumaks Jupiteriks, nagu HD 209458b (kunstniku kontseptsioon). Pilt NASA / ESA / G kaudu. Peekon (STScI) / N. Madhusudhan (UC).

Uurides WASP-121b ja teisi kuumi Jupitereid, saavad teadlased teada saada rohkem sellest, kuidas planeedid kaotavad oma ürgkeskkonna. Veel moodustavate planeetide atmosfäär koosneb tavaliselt kergema kaaluga gaasidest, vesinikust ja heeliumist. Kuid need atmosfäärid saab ära võtta, kui planeet liigub tähele lähemale. Nagu Sing selgitas:

Kuumad Jupiterid on enamasti valmistatud vesinikust ja Hubble on vesiniku suhtes väga tundlik, nii et me teame, et need planeedid võivad gaasi kaotada suhteliselt lihtsalt. Kuid WASP-121b korral voolab vesinik ja heeliumgaas peaaegu nagu jõgi ning lohistab neid metalle endaga. See on väga tõhus mehhanism massikaotuse jaoks.

WASP-121b on ideaalne sihtkoht ka tulevaste James Webbi kosmoseteleskoobi tulevaste vaatluste jaoks, mis võimaldavad uurida vee ja süsinikdioksiidi atmosfääri ning aitavad läbi viia atmosfääri kõigi keemiliste elementide täpsemat analüüsi. Need andmed aitavad teadlastel paremini mõista, kuidas moodustuvad sellised maailmad nagu kuumad Jupiterid, aga ka planeedisüsteeme üldiselt.

Kunstniku kontseptsioon WASP-121b-st, mida astronoomid kirjeldavad kui raskemetalli eksoplaneeti. Planeet on nii kuum, et magneesiumi ja raua gaasid - nn raskmetallid -, kuna nende elementide aatommass on suurem kui vesiniku või heeliumiga, pääsevad selle atmosfääri. Vahepeal tõmbab vastuvõtva tähe gravitatsioon planeeti ja selle atmosfääri, venitades selle jalgpallikujuliseks. Pilt NASA / ESA / J kaudu. Olmsted (STScI) / Hubblesite.

Alumine rida: WASP-121b on omamoodi kuum Jupiteri eksoplaneet, mida on harva nähtud, maailm on nii kuum ja nii lähedal oma tähele, et selle atmosfäärist eemaldatakse raskmetallgaasid ja planeet ise on venitatud jalgpalli kujuks.

Allikas: Hubble'i kosmoseteleskoobi PanCET programm: Exospheric Mg II ja Fe II WASP-121b ultraviolettkiirguse lähedases spektris, kasutades Jitter Decorrelatsiooni

Hubblesite kaudu

Marylandi ülikooli kaudu