Астрономите изследват атмосферата на мини-Нептун

Концепцията на художника за мини-Нептунова екзопланета GJ 3470 b, която преминава или минава пред нейната червена звезда-джудже. В новото проучване астрономите са използвали транзити и затъмнения на екзопланетата, за да получат спектроскопични данни за атмосферата на екзопланетата. Изображение чрез NASA / ESA / D. Плейър / UdeMNouvelles.

Планетите между Земята и Нептун по размер не съществуват в нашата Слънчева система, но изглежда, че са често срещани другаде. Те са кръстоска между скалистите земни планети на нашата Слънчева система и нейните ледени гиганти. Сега за първи път астрономите успяха да анализират атмосферата на един от тези „средни размери“ далечни светове, които са известни като клас като мини-Нептуни.

Концентрираните резултати бяха обявени на 2 юли 2019 г. чрез Hubblesite и публикувани в списанието Nature Astronomy на 1 юли 2019 г.

Планетата е Gliese 3470 b, мини-Нептун, орбитиращ звезда от червено джудже. Той тежи изчислени 12, 6 земни маси, което го прави много по-масивен от Земята, но по-малко масивен от Нептун в нашата Слънчева система (17 земни маси). Ако бъде поставен в нашата слънчева система, Gliese 3470 b би се вписал добре между Земята и Нептун по отношение на размера. Смята се, че планетата има голямо скалисто ядро, заровено под дълбока, смазваща атмосфера от водород и хелий.

Илюстрация на художника както за атмосферата и интериора на GJ 3470 b (отгоре), така и за това как може да изглежда системата, когато околозвездният диск за отломки все още съществуваше около звездата (отдолу). Изображение чрез NASA / ESA / L. Хустак (STScI) / Hubblesite.

Благодарение на космическите телескопи Hubble и Spitzer на НАСА учените успяха да проучат атмосферата на Gliese 3470 b, за първи път това е направено за планета от този тип. Според Bj rn Benneke от университета в Монреал в Канада:

Това е голямо откритие от гледна точка на формирането на планетата. Планетата орбитира много близо до звездата и е далеч по-малко масивна от Юпитер - 318 пъти по-голяма от земната маса -, но е успяла да натрупа първоначалната атмосфера водород / хелий, която до голяма степен е „незамърсена” от по-тежки елементи. В Слънчевата система нямаме подобно нещо и точно това я прави поразителна.

Изследователите успяха да анализират състава на атмосферата чрез измерване на абсорбцията на звездна светлина, когато планетата преминава пред звездата и след това преминава зад звездата. Когато планетата се движи пред звездата, това е транзит, точно както когато вътрешните планети на нашето Слънце, Меркурий или Венера, могат да преминат през слънцето, както се вижда от Земята. Когато се движи отзад, това е затъмнение. Тези астрономи наблюдават общо 12 транзита и 20 затъмнения, което им дава достатъчно данни за анализиране на атмосферата с помощта на спектроскопия (използвайки светлина за определяне на химическите отпечатъци на газовете в атмосферата). Както Бенеке каза:

За първи път имаме спектроскопичен подпис на такъв свят.

Астроном Бьорн Бенеке, чрез UdeMNouvelles.

Оказа се също, че атмосферата е най-вече чиста, само с няколко мъгла, което прави изучаването на нейния състав много по-лесно. Това беше малко изненадващо според Benneke:

Очаквахме атмосфера, силно обогатена с по-тежки елементи като кислород и въглерод, които образуват изобилни водни пари и метан, подобно на това, което виждаме в Нептун. Вместо това открихме атмосфера, която е толкова бедна на тежки елементи, че нейният състав наподобява богатия на водород / хелий състав на слънцето. Ако планетата се бе образувала по-далеч от звездата, където водата и други астрономически крикове могат да се кондензират, бихме очаквали да видим повече вода и метан в атмосферата.

Концепцията на художника показва сравнението на размера на GJ 3470 b и Земята. Изображение чрез Radialvelocity / Wikipedia / CC BY-SA 4.0.

Въпреки че сега има повече данни за планетата, все още има въпрос как точно да бъде класифициран, според Bennek. Трябва ли да се нарече мини-Нептун, както беше споменато сега, или по-скоро супер Земя (по-голяма от Земята, но по-малка от типичния мини-Нептун)?

Или тази планета би могла да бъде подобна на горещи Юпитери, гигантски планети, които са подобни на Юпитер, но орбитират близо до своите звезди? За разлика от типичните горещи юпитери, за които се смята, че се образуват далеч от звездите си и след това мигрират навътре, Бенет смята, че Gliese 3470 b се е образувал точно там, където днес орбитира. Той теоретизира, че първо се е образувала като суха скалиста планета, която след това бързо е отделяла водород от околозвездния диск на газ и прах около звездата и че дискът се е разсейвал преди планетата да стане по-голяма:

Виждаме обект, който успя да отдели водород от протопланетарния диск, но не избяга, за да се превърне в горещ Юпитер. Това е интригуващ режим. Планетата заседна като субнептун.

Gliese 3470 b е само един пример за планета със среден размер, разбира се, но познаването на състава на нейната атмосфера помага на астрономите да разберат как тези уникални светове са се образували и еволюирали, поне в общ смисъл. Това е важно, тъй като те изглежда са един от най-разпространените видове планети там.

Концепция на художника за предстоящия космически телескоп James Webb. Той ще може да изучава атмосферата на Gliese 3470 b и други екзопланети по-подробно от всякога. Изображение чрез Northrop Grumman / Gizmodo.

Също така ще бъде интересно да се види как мини-Нептуните се различават от суперземните, които също са по-големи от планетите с размер на Земята (0, 8 до 1, 25 земни радиуса), но малко по-малки от мини-Нептуните (2 до 4 земни радиуса ). Смята се, че повечето свръхземли са скалисти, а някои от тях може да имат глобални океани на повърхностите си, според последните проучвания. Наред със свръхземите, за мини-Нептуните сега се смята, че са най-разпространеният вид планети в нашата галактика.

В сравнително близко бъдеще предстоящият космически телескоп James Webb също ще разгледа Gliese 3470 b и ще изучи атмосферата му с още по-големи детайли, като го гледа в инфрачервена дължина на вълната. Астрономите ще наблюдават транзитите и затъмненията на GJ 3470 b при дължини на светлината на вълната, където атмосферните мъгла стават все по-прозрачни.

Долен ред: За първи път астрономите са анализирали атмосферата на екзопланета със среден размер, която е значително по-голяма от Земята, но по-малка от Нептун.

Източник: Суб-Нептунова екзопланета с атмосфера с ниско металично изчерпване на метан и облаци, разсейващи Mie

Via Hubblesite

Чрез UdeMNouvelles