Βρέθηκε βροχή από βράχους που μόλις πέσουν εξατμίζονται σε πλανήτες εξω απο το Ηλιακά μας σύστημα
Αστρονόμοι χρησιμοποιώντας τηλεσκόπιο Hubble βρήκαν περίεργες καιρικές συνθήκες σε πλανήτες μεγέθους Δία έξω από το ηλιακό σύστημα. Σε έναν καμένο πλανήτη, για παράδειγμα, οι βράχοι πέφτουν κάτω και εξατμίζονται.
Μελετώντας μια μοναδική κατηγορία εξαιρετικά καυτών εξωπλανητών, οι αστρονόμοι του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble της NASA μπορεί να έχουν τη διάθεση να χορέψουν στο τραγούδι του πάρτι Calypso "Hot, Hot, Hot". Αυτό συμβαίνει επειδή αυτοί οι φουσκωμένοι κόσμοι στο μέγεθος του Δία είναι τόσο επισφαλώς κοντά στο μητρικό τους αστέρι που ψήνονται βλέποντας θερμοκρασίες πάνω από 3.000 βαθμούς Φαρενάιτ. Είναι αρκετά ζεστό για να εξατμίσει τα περισσότερα μέταλλα, συμπεριλαμβανομένου του τιτανίου. Έχουν τις πιο καυτές πλανητικές ατμόσφαιρες που έχουν δει ποτέ.
Σε δύο νέες δημοσιεύσεις, ομάδες αστρονόμων του Hubble αναφέρουν περίεργες καιρικές συνθήκες σε αυτούς τους συγκλονιστικούς κόσμους. Βρέχει ατμοποιημένο βράχο σε έναν πλανήτη και σε έναν άλλον η ανώτερη ατμόσφαιρά του γίνεται πιο ζεστή παρά ψυχρότερη επειδή «καίγεται» από την έντονη υπεριώδη ακτινοβολία (UV) από το άστρο του.
Αυτή η έρευνα υπερβαίνει την απλή εύρεση περίεργων και περίεργων ατμοσφαιρικών πλανητών. Η μελέτη των ακραίων καιρικών συνθηκών δίνει στους αστρονόμους καλύτερες γνώσεις σχετικά με την ποικιλομορφία, την πολυπλοκότητα και την εξωτική χημεία που λαμβάνει χώρα σε μακρινούς κόσμους στον γαλαξία μας.
«Δεν έχουμε ακόμα καλή κατανόηση του καιρού σε διαφορετικά πλανητικά περιβάλλοντα», είπε ο Ντέιβιντ Σινγκ από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ, συν-συγγραφέας σε δύο μελέτες που αναφέρονται. "Όταν κοιτάς τη Γη, όλες οι προβλέψεις μας για τον καιρό εξακολουθούν να είναι καλά συντονισμένες σε αυτό που μπορούμε να μετρήσουμε. Αλλά όταν πηγαίνεις σε έναν μακρινό εξωπλανήτη, έχεις περιορισμένες προγνωστικές δυνάμεις επειδή δεν έχεις δημιουργήσει μια γενική θεωρία για το πώς τα πάντα σε μια ατμόσφαιρα πηγαίνει μαζί και ανταποκρίνεται σε ακραίες συνθήκες. Παρόλο που γνωρίζετε τη βασική χημεία και τη φυσική, δεν ξέρετε πώς θα εκδηλωθεί με πολύπλοκους τρόπους."
Σε ένα άρθρο στο περιοδικό Nature της 7ης Απριλίου, οι αστρονόμοι περιγράφουν τις παρατηρήσεις του Hubble του WASP-178b, που βρίσκεται περίπου 1.300 έτη φωτός μακριά. Από την πλευρά της ημέρας η ατμόσφαιρα είναι χωρίς σύννεφα και είναι εμπλουτισμένη με αέριο μονοξείδιο του πυριτίου. Επειδή η μία πλευρά του πλανήτη είναι μόνιμα στραμμένη προς το αστέρι του, η φρικτή ατμόσφαιρα κτυπά στη νυχτερινή πλευρά με ταχύτητες υπερ-τυφώνων που υπερβαίνουν τα 2.000 μίλια την ώρα. Στη σκοτεινή πλευρά, το μονοξείδιο του πυριτίου μπορεί να κρυώσει αρκετά ώστε να συμπυκνωθεί σε βράχο που βρέχει από τα σύννεφα, αλλά ακόμη και την αυγή και το σούρουπο, ο πλανήτης είναι αρκετά ζεστός για να εξατμίσει τους βράχους. «Ξέραμε ότι είχαμε δει κάτι πραγματικά ενδιαφέρον με αυτό το χαρακτηριστικό μονοξειδίου του πυριτίου», είπε ο Josh Lothringer από το Πανεπιστήμιο Utah Valley στο Orem της Γιούτα.
Σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο τεύχος 24 Ιανουαρίου του Astrophysical Journal Letters, ο Guangwei Fu του Πανεπιστημίου του Maryland, College Park, ανέφερε για έναν υπερκαυτό Δία, τον KELT-20b, που βρίσκεται περίπου 400 έτη φωτός μακριά. Σε αυτόν τον πλανήτη μια έκρηξη υπεριώδους φωτός από το μητρικό του άστρο δημιουργεί ένα θερμικό στρώμα στην ατμόσφαιρα, σαν τη στρατόσφαιρα της Γης. "Μέχρι τώρα δεν γνωρίζαμε ποτέ πώς το άστρο υποδοχής επηρέαζε άμεσα την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Υπήρξαν πολλές θεωρίες, αλλά τώρα έχουμε τα πρώτα δεδομένα παρατήρησης", είπε ο Fu.
Συγκριτικά, στη Γη, το όζον στην ατμόσφαιρα απορροφά το υπεριώδες φως και αυξάνει τις θερμοκρασίες σε ένα στρώμα από 7 έως 31 μίλια πάνω από την επιφάνεια της Γης. Στο KELT-20b η υπεριώδης ακτινοβολία από το αστέρι θερμαίνει μέταλλα στην ατμόσφαιρα, γεγονός που δημιουργεί ένα πολύ ισχυρό στρώμα θερμικής αναστροφής.
Τα στοιχεία προήλθαν από την ανίχνευση νερού από το Hubble σε παρατηρήσεις κοντά στο υπέρυθρο και από την ανίχνευση μονοξειδίου του άνθρακα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA. Ακτινοβολούν μέσα από την καυτή, διαφανή ανώτερη ατμόσφαιρα που παράγεται από το στρώμα αναστροφής. Αυτή η υπογραφή είναι μοναδική από ό,τι βλέπουν οι αστρονόμοι στις ατμόσφαιρες των θερμών Δία που περιφέρονται γύρω από ψυχρότερα αστέρια, όπως ο Ήλιος μας. «Το φάσμα εκπομπής για το KELT-20b είναι αρκετά διαφορετικό από άλλους θερμούς Δία», είπε ο Fu. «Αυτό είναι ακαταμάχητο ότι οι πλανήτες δεν ζουν σε απομόνωση αλλά επηρεάζονται από το άστρο που φιλοξενεί τους».
Αν και οι υπερ-θερμοί Δίας είναι ακατοίκητοι, αυτού του είδους η έρευνα βοηθά να ανοίξει ο δρόμος για την καλύτερη κατανόηση της ατμόσφαιρας των δυνητικά μη κατοικήσιμων επίγειων πλανητών. «Εάν δεν μπορούμε να καταλάβουμε τι συμβαίνει σε υπερ-καυτούς Δία, όπου έχουμε αξιόπιστα στερεά δεδομένα παρατήρησης, δεν θα έχουμε την ευκαιρία να καταλάβουμε τι συμβαίνει σε ασθενέστερα φάσματα από την παρατήρηση γήινων εξωπλανητών», είπε ο Λόθρινγκερ. "Αυτή είναι μια δοκιμή των τεχνικών μας που μας επιτρέπει να οικοδομήσουμε μια γενική κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων όπως ο σχηματισμός νεφών και η ατμοσφαιρική δομή."
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της NASA και της ESA (Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία). Το διαστημικό κέντρο πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ διαχειρίζεται το τηλεσκόπιο. Το Επιστημονικό Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI) στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ, διεξάγει επιστημονικές επιχειρήσεις Hubble. Το STScI λειτουργεί για τη NASA από την Ένωση Πανεπιστημίων για Έρευνα στην Αστρονομία, στην Ουάσιγκτον, D.C.
Σε δύο νέες δημοσιεύσεις, ομάδες αστρονόμων του Hubble αναφέρουν περίεργες καιρικές συνθήκες σε αυτούς τους συγκλονιστικούς κόσμους. Βρέχει ατμοποιημένο βράχο σε έναν πλανήτη και σε έναν άλλον η ανώτερη ατμόσφαιρά του γίνεται πιο ζεστή παρά ψυχρότερη επειδή «καίγεται» από την έντονη υπεριώδη ακτινοβολία (UV) από το άστρο του.
Αυτή η έρευνα υπερβαίνει την απλή εύρεση περίεργων και περίεργων ατμοσφαιρικών πλανητών. Η μελέτη των ακραίων καιρικών συνθηκών δίνει στους αστρονόμους καλύτερες γνώσεις σχετικά με την ποικιλομορφία, την πολυπλοκότητα και την εξωτική χημεία που λαμβάνει χώρα σε μακρινούς κόσμους στον γαλαξία μας.
«Δεν έχουμε ακόμα καλή κατανόηση του καιρού σε διαφορετικά πλανητικά περιβάλλοντα», είπε ο Ντέιβιντ Σινγκ από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ, συν-συγγραφέας σε δύο μελέτες που αναφέρονται. "Όταν κοιτάς τη Γη, όλες οι προβλέψεις μας για τον καιρό εξακολουθούν να είναι καλά συντονισμένες σε αυτό που μπορούμε να μετρήσουμε. Αλλά όταν πηγαίνεις σε έναν μακρινό εξωπλανήτη, έχεις περιορισμένες προγνωστικές δυνάμεις επειδή δεν έχεις δημιουργήσει μια γενική θεωρία για το πώς τα πάντα σε μια ατμόσφαιρα πηγαίνει μαζί και ανταποκρίνεται σε ακραίες συνθήκες. Παρόλο που γνωρίζετε τη βασική χημεία και τη φυσική, δεν ξέρετε πώς θα εκδηλωθεί με πολύπλοκους τρόπους."
Σε ένα άρθρο στο περιοδικό Nature της 7ης Απριλίου, οι αστρονόμοι περιγράφουν τις παρατηρήσεις του Hubble του WASP-178b, που βρίσκεται περίπου 1.300 έτη φωτός μακριά. Από την πλευρά της ημέρας η ατμόσφαιρα είναι χωρίς σύννεφα και είναι εμπλουτισμένη με αέριο μονοξείδιο του πυριτίου. Επειδή η μία πλευρά του πλανήτη είναι μόνιμα στραμμένη προς το αστέρι του, η φρικτή ατμόσφαιρα κτυπά στη νυχτερινή πλευρά με ταχύτητες υπερ-τυφώνων που υπερβαίνουν τα 2.000 μίλια την ώρα. Στη σκοτεινή πλευρά, το μονοξείδιο του πυριτίου μπορεί να κρυώσει αρκετά ώστε να συμπυκνωθεί σε βράχο που βρέχει από τα σύννεφα, αλλά ακόμη και την αυγή και το σούρουπο, ο πλανήτης είναι αρκετά ζεστός για να εξατμίσει τους βράχους. «Ξέραμε ότι είχαμε δει κάτι πραγματικά ενδιαφέρον με αυτό το χαρακτηριστικό μονοξειδίου του πυριτίου», είπε ο Josh Lothringer από το Πανεπιστήμιο Utah Valley στο Orem της Γιούτα.
Σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο τεύχος 24 Ιανουαρίου του Astrophysical Journal Letters, ο Guangwei Fu του Πανεπιστημίου του Maryland, College Park, ανέφερε για έναν υπερκαυτό Δία, τον KELT-20b, που βρίσκεται περίπου 400 έτη φωτός μακριά. Σε αυτόν τον πλανήτη μια έκρηξη υπεριώδους φωτός από το μητρικό του άστρο δημιουργεί ένα θερμικό στρώμα στην ατμόσφαιρα, σαν τη στρατόσφαιρα της Γης. "Μέχρι τώρα δεν γνωρίζαμε ποτέ πώς το άστρο υποδοχής επηρέαζε άμεσα την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Υπήρξαν πολλές θεωρίες, αλλά τώρα έχουμε τα πρώτα δεδομένα παρατήρησης", είπε ο Fu.
Συγκριτικά, στη Γη, το όζον στην ατμόσφαιρα απορροφά το υπεριώδες φως και αυξάνει τις θερμοκρασίες σε ένα στρώμα από 7 έως 31 μίλια πάνω από την επιφάνεια της Γης. Στο KELT-20b η υπεριώδης ακτινοβολία από το αστέρι θερμαίνει μέταλλα στην ατμόσφαιρα, γεγονός που δημιουργεί ένα πολύ ισχυρό στρώμα θερμικής αναστροφής.
Τα στοιχεία προήλθαν από την ανίχνευση νερού από το Hubble σε παρατηρήσεις κοντά στο υπέρυθρο και από την ανίχνευση μονοξειδίου του άνθρακα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA. Ακτινοβολούν μέσα από την καυτή, διαφανή ανώτερη ατμόσφαιρα που παράγεται από το στρώμα αναστροφής. Αυτή η υπογραφή είναι μοναδική από ό,τι βλέπουν οι αστρονόμοι στις ατμόσφαιρες των θερμών Δία που περιφέρονται γύρω από ψυχρότερα αστέρια, όπως ο Ήλιος μας. «Το φάσμα εκπομπής για το KELT-20b είναι αρκετά διαφορετικό από άλλους θερμούς Δία», είπε ο Fu. «Αυτό είναι ακαταμάχητο ότι οι πλανήτες δεν ζουν σε απομόνωση αλλά επηρεάζονται από το άστρο που φιλοξενεί τους».
Αν και οι υπερ-θερμοί Δίας είναι ακατοίκητοι, αυτού του είδους η έρευνα βοηθά να ανοίξει ο δρόμος για την καλύτερη κατανόηση της ατμόσφαιρας των δυνητικά μη κατοικήσιμων επίγειων πλανητών. «Εάν δεν μπορούμε να καταλάβουμε τι συμβαίνει σε υπερ-καυτούς Δία, όπου έχουμε αξιόπιστα στερεά δεδομένα παρατήρησης, δεν θα έχουμε την ευκαιρία να καταλάβουμε τι συμβαίνει σε ασθενέστερα φάσματα από την παρατήρηση γήινων εξωπλανητών», είπε ο Λόθρινγκερ. "Αυτή είναι μια δοκιμή των τεχνικών μας που μας επιτρέπει να οικοδομήσουμε μια γενική κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων όπως ο σχηματισμός νεφών και η ατμοσφαιρική δομή."
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της NASA και της ESA (Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία). Το διαστημικό κέντρο πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ διαχειρίζεται το τηλεσκόπιο. Το Επιστημονικό Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI) στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ, διεξάγει επιστημονικές επιχειρήσεις Hubble. Το STScI λειτουργεί για τη NASA από την Ένωση Πανεπιστημίων για Έρευνα στην Αστρονομία, στην Ουάσιγκτον, D.C.
Σχόλια