Времена года на планете за пределами нашей Солнечной системы

Горячие Юпитеры — это массивные газообразные миры, подобные Юпитеру, которые вращаются ближе к своим родительским звездам, чем Меркурий к Солнцу. В недавней статье исследовательская группа под руководством Макгилла дает новое представление о том, как выглядят времена года на горячем Юпитере. Исследователи также предполагают, что овальная орбита, чрезвычайно высокие температуры поверхности (2000 градусов по Цельсию — достаточно, чтобы испарить камень) и «пухлость» XO-3b раскрывают следы истории планеты. Полученные данные потенциально улучшат как научное понимание того, как формируются и развиваются экзопланеты, так и дадут некоторый контекст для планет в нашей собственной Солнечной системе. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/R. Больно (IPAC)

Эксцентричная орбита планеты также приводит к сезонным колебаниям в сотни раз сильнее, чем мы наблюдаем на Земле. В недавней статье исследовательская группа под руководством Макгилла дает новое представление о том, как выглядят времена года на планете за пределами нашей Солнечной системы. Исследователи также предполагают, что овальная орбита, чрезвычайно высокие температуры поверхности (2000 градусов по Цельсию — достаточно, чтобы испарить камень) и «пухлость» XO-3b раскрывают следы истории планеты.

Полученные данные потенциально улучшат как научное понимание того, как формируются и развиваются экзопланеты, так и дадут некоторый контекст для планет в нашей собственной Солнечной системе.

Горячие Юпитеры — это массивные газообразные миры, подобные Юпитеру, которые вращаются ближе к своим родительским звездам, чем Меркурий к Солнцу. Хотя их нет в нашей Солнечной системе, они распространены по всей галактике.

Несмотря на то, что это наиболее изученный тип экзопланет, остаются серьезные вопросы о том, как они формируются. Могут ли существовать подклассы горячих юпитеров с разными историями формирования? Например, эти планеты формируются далеко от своих родительских звезд — на расстоянии, достаточно холодном для того, чтобы молекулы, такие как вода, стали твердыми — или ближе. Первый сценарий лучше согласуется с теориями о том, как рождаются планеты в нашей Солнечной системе, но что заставляет эти типы планет мигрировать так близко к своим родительским звездам, остается неясным.

Чтобы проверить эти идеи, авторы недавнего исследования под руководством Макгилла использовали данные бывшего космического телескопа НАСА «Спитцер», чтобы изучить атмосферу экзопланеты XO-3b. Они наблюдали эксцентричные времена года и измеряли скорость ветра на планете, получая фазовую кривую планеты, когда она совершала полный оборот вокруг своей звезды-хозяина.

Глядя на динамику атмосферы и внутреннюю эволюцию

«Эта планета представляет собой чрезвычайно интересный пример динамики атмосферы и внутренней эволюции, поскольку она находится в промежуточном режиме планетарной массы, где могут вступить в игру процессы, которыми обычно пренебрегают для менее массивных горячих юпитеров», — говорит Лиза Данг, первый автор исследования. статья, опубликованная недавно в The Astronomical Journal, доктором философии. студент физического факультета Университета Макгилла. «XO-3b имеет овальную орбиту, а не круговую орбиту почти всех других известных горячих юпитеров.

Это говорит о том, что он недавно мигрировал к своей родительской звезде; если это так, он в конечном итоге выйдет на более круговую орбиту».

Эксцентричная орбита планеты также приводит к сезонным колебаниям в сотни раз сильнее, чем мы наблюдаем на Земле. Николас Коуэн, профессор Макгилла, объясняет: «Вся планета получает в три раза больше энергии, когда она находится близко к своей звезде в течение короткого лета, чем когда она находится далеко от звезды».

Исследователи также переоценили массу и радиус планеты и обнаружили, что планета оказалась на удивление более пухлой, чем ожидалось. Они предполагают и то, что возможный источник этого нагрева может быть связан с остатками ядерного синтеза.

Избыточное тепло и отечность из-за приливного нагрева?

Наблюдения Gaia, миссии ESA (Европейского космического агентства), показали, что планета более пухлая, чем ожидалось, что указывает на то, что ее внутренняя часть может быть особенно энергичной. Наблюдения Спитцера также намекают на то, что планета производит большую часть собственного тепла, поскольку избыточное тепловое излучение XO-3b не является сезонным — оно наблюдается на XO-3b в течение всего года. Вполне возможно, что избыточное тепло исходит из недр планеты в результате процесса, называемого приливным нагревом.

Гравитационное давление звезды на планету колеблется по мере того, как продолговатая орбита перемещает планету дальше, а затем ближе к звезде. Результирующие изменения внутреннего давления производят тепло.

Для Данга этот необычный горячий Юпитер дает возможность проверить идеи о том, какие процессы формирования могут приводить к определенным характеристикам этих экзопланет. Например, может ли приливное нагревание других горячих юпитеров быть признаком недавней миграции? Сам по себе XO-3b не раскроет тайну, но он служит важным тестом для новых идей об этих палящих гигантах.