19.11.2018
PL EN
15.08.2018 aktualizacja 15.08.2018

"Ultragorące jowisze" z cyklem transformacji wody

Symulacja widoku ultragorącego jowisza WASP-121 b pokazuje jak mogłaby wyglądać planeta, gdyby spojrzeć na nią ludzkim okiem przy różnym stopniu oświetleniu przez gwiazdę. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Vivien Parmentier/Aix-Marseille University (AMU). Symulacja widoku ultragorącego jowisza WASP-121 b pokazuje jak mogłaby wyglądać planeta, gdyby spojrzeć na nią ludzkim okiem przy różnym stopniu oświetleniu przez gwiazdę. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Vivien Parmentier/Aix-Marseille University (AMU).

Najnowsze wyniki badań najgorętszych z planet pozasłonecznych wskazują, że na tego typu obiektach może zachodzić cykl transformacji wody pomiędzy stroną dzienną – gdzie molekuły wody rozpadają się z powodu zbyt wysokiej temperatury, a nocną – gdzie mogą ponownie się połączyć i nawet utworzyć chmury – informuje NASA.

Wśród kilku tysięcy znanych astronomom planet pozasłonecznych wyróżnia się kategoria tzw. gorących jowiszów, czyli planet wielkości Jowisza lub większych, które w przeciwieństwie do naszego rodzimego Jowisza, krążą po bardzo ciasnych orbitach wokół swojej gwiazdy, nawet z okresami zaledwie kilku dni. Konsekwencją takiego przebiegu orbity są bardzo wysokie temperatury panujące na tych planetach.

"Gorące jowisze" są znane od połowy lat dziewięćdziesiątych, były jednymi z pierwszych odkrytych planet pozasłonecznych. Ich obrót dookoła osi jest zwykle zsynchronizowany z obiegiem dookoła gwiazdy, więc jedna półkula jest stale wystawiona na promieniowanie, a na drugiej cały czas jest noc. Temperatury po stronie dziennej tych planet osiągają niemal 2000 stopni Celsjusza.

Ekstremalną wersję "gorących jowiszów" można nazwać „ultragorącymi” i mają one temperatury po dziennej stronie przewyższające to, co odnotowuje się dla zwykłych gorących Jowiszów: od 2000 do nawet 3000 stopni Celsjusza, natomiast po stronie nocnej może to być temperatura około 1000 stopni Celsjusza. To "ultragorące jowisze" były przedmiotem badań, których wyniki ukazały się w „The Astrophysical Journal Letters” oraz „The Astronomical Journal”. Najnowsza z prac ukazała się w ostatnich dniach w „Astronomy & Astrophysics”.

Naukowców ciekawi dlaczego w atmosferach tych planet brakuje pary wodnej. Przeprowadzono więc obserwacje przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Spitzera oraz Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz dokonano symulacji komputerowych.

Uzyskane wyniki wskazują, że "ultragorące jowisze" zawierają składniki dla wody, czyli atomy wodoru i tlenu, jednak z powodu intensywnego promieniowania po stronie dziennej planety, temperatury są tak duże, że cząsteczki wody się rozpadają.

„Dzienna strona takich światów wygląda bardziej jak atmosfera gwiazdy niż planety. Tym samym poszerza to zakres naszych wyobrażeń jak powinny wyglądać planety” - mówi Vivien Parmentier z Aix Marseille University we Francji, kierownik najnowszych badań.

Niestety nocna strona takiej planety jest trudniejsza do obserwacji dla obecnych teleskopów, jakimi dysponują naukowcy, dlatego w tym przypadku bardziej trzeba oprzeć się na modelach i symulacjach komputerowych. W nowej publikacji zaproponowano model tłumaczący procesy zachodzące po dziennej i nocnej stronie planety typu "ultragorący jowisz". Model oparto przede wszystkim na wynikach obserwacji planety WASP-121 b, a także trzech wcześniejszych badań (WASP-103 b, WASP-18 b, HAP-P-7 b).

Na podstawie obliczeń wydaje się, że potężne wiatry mogą przemieszczać materiał z rozerwanych cząsteczek wody na stronę nocną planety. Tam atomy mogą znowu się połączyć w molekuły i skondensować w chmury. Następnie dryfują na stronę dzienną i znowu ulegają rozdzieleniu.

Przy czym, jak w skazują naukowcy, nie tylko woda może przechodzić taki cykl transformacji na "ultragorących jowiszach". Wcześniejsze obserwacje przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pokazały obecność na granicy pomiędzy stroną dzienną, a nocną, obłoków mogących zawierać tlenek tytanu (który na Ziemi bywa używany w kremach do opalania) oraz tlenek aluminium (będący podstawą dla kamieni szlachetnych: rubinów). Obie te substancje również mogą przechodzić cykl transformacji. Być może nawet po utworzeniu chmur spadają, jako deszcz z ciekłych metali i płynnych rubinów.

Lepsze poznanie własności "ultragorących jowiszów" będzie możliwe w kolejnych latach, gdy do pracy przystąpią teleskopy nowej generacji, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), czy Ekstremalne Wielki Teleskop (ELT).

Źródła: https://arxiv.org/pdf/1805.00096.pdf

https://www.nasa.gov/feature/jpl/water-is-destroyed-then-reborn-in-ultrahot-jupiters (PAP)

cza/ ekr/

Copyright © Fundacja PAP 2018