Веб свемирски телескоп открива случај напухане егзопланете ‘Марсхмаллов Мицроваве’.

Изненадни недостатак метана сугерише да је загревање плиме надувало атмосферу топлог гасног гиганта ВАСП-107 б.

Зашто се топли гас сматра дивом? Екопланет ВАСП-107б превише натечен? Са умереном температуром и екстремно малом густином у поређењу са микроталасним белим слезом, изгледа да пркоси стандардним теоријама о формирању и еволуцији планета.

Два независна тима истраживача мисле да су то схватили. Подаци из Веба, у комбинацији са претходним запажањима из Хабла, показују да би унутрашњост ВАСП-107 б требало да буде много топлија него што је раније процењено. Неочекивано високе температуре, за које се сматра да су узроковане плимским силама које растежу планету попут глупог кита, могле би да објасне како планете попут ВАСП-107 б могу бити тако живахне, а можда и да реше дугогодишњу мистерију у науци о егзопланетама.

Концепт овог уметника показује како би егзопланета ВАСП-107 б могла да изгледа на основу недавних података које је прикупио НАСА-ин свемирски телескоп Џејмс Веб, заједно са претходним запажањима са Хабла и других свемирских и земаљских телескопа. ВАСП-107 б је „топла Нептун“ егзопланета која кружи око мале, релативно хладне звезде удаљене око 210 светлосних година од Земље, у сазвежђу Девица. Планета је око 80% величине Јупитера по запремини, али је њена маса мања од 10% од Јупитерове, што је чини једном од најмањих познатих егзопланета. Кредит за слику: НАСА, ЕСА, Канадска свемирска агенција, Ралпх Цравфорд (СТСцИ)

Веб свемирски телескоп открива случај надувене егзопланете

Зашто је егзопланета џиновског топлог гаса ВАСП-107 б тако надувана? Два независна истраживачка тима сада имају одговор.

Подаци прикупљени коришћењем НАСА-иног свемирског телескопа Џејмс Веб, као и претходна запажања НАСА-иног свемирског телескопа Хабл, показују количину метана у траговима (ЦХ).₄) у атмосфери планете. Ово сугерише да унутрашњост ВАСП-107 б мора бити знатно топлија, а језгро много веће него што је раније процењено.

Сматра се да је неочекивано висока температура резултат загревања плиме и осеке узрокованог помало неправилном орбитом планете и могла би да објасни како је ВАСП-107 б могао да се надува без прибегавања екстремним теоријама о томе како се формирао.

Налази, омогућени Вебовом изузетном осетљивошћу и пратећом способношћу мерења светлости која пролази кроз егзопланетарне атмосфере, могу да објасне надимање десетина егзопланета ниске густине, помажући у решавању дугогодишње мистерије у науци о егзопланетама.

Проблем са ВАСП-107б

Више од три четвртине величине Јупитер Али мање од једне десетине масе је „топло“. НептунЕгзопланета ВАСП-107 б је једна од планета са најмање густоће познатих. Иако испупчене планете нису неуобичајене, већина је топлија и масивнија, па их је стога лакше објаснити.

„На основу његовог радијуса, масе, старости и претпостављене унутрашње температуре, мислили смо да ВАСП-107 б има веома мало каменито језгро окружено огромном масом водоника и хелијума“, објаснио је Луис Вилбанкс са Универзитета Аризона Стате (АСУ). Главни аутор рада објављеног 20. маја у часопису природа. „Али било је тешко разумети како је тако мало језгро могло да покупи толико гаса, а затим престане да у потпуности расте у планету масе Јупитера.

Овај спектар преноса, снимљен НАСА-иним свемирским телескопом Хабл и Џејмс Веб, показује количине различитих таласних дужина (боја) звездане светлости блокиране атмосфером егзопланете гасног гиганта ВАСП-107 б.
Спектар укључује светлост прикупљену пет одвојених опсервација коришћењем укупно три различита инструмента: Хаблов ВФЦ3 (0,8–1,6 микрона), Вебов НИРЦам (2,4–4,0 микрона и 3,9–5,0 микрона) и Вебов МИРИ (5–12 микрона). Сваки сет мерења је направљен посматрањем система планета-звезда око 10 сати пре, током и после транзита док се планета кретала преко лица звезде.
Упоређивањем сјаја светлости филтриране кроз атмосферу планете (пропуштено светло) са нефилтрираном светлошћу звезда, могуће је израчунати колики део сваке таласне дужине блокира атмосфера. Пошто сваки молекул апсорбује јединствену комбинацију таласних дужина, трансмисиони спектар се може користити за ограничавање обиља различитих гасова.
Овај спектар показује јасне доказе о присуству воде (Х2О), угљен-диоксида (ЦО2), угљен-моноксида (ЦО), метана (ЦХ4), сумпор-диоксида (СО2) и амонијака (НХ3) у атмосфери планете, што омогућава истраживачима да процене унутрашња атмосфера планете. Температура и маса језгра.
Покривање таласне дужине од оптичког до средњег инфрацрвеног је најшири од свих до сада спектра преноса егзопланета и укључује прву детекцију амонијака у атмосфери егзопланете помоћу свемирског телескопа.
Кредит за слику: НАСА, ЕСА, ЦСА, Ралф Цравфорд (СТСцИ), Луис Велбанкс (АСУ), ЈВСТ МАНАТЕЕ тим

Да је ВАСП-107 б имао већу масу од свог језгра, атмосфера би се требала смањити како се планета хладила током времена од свог формирања. Без извора топлоте за поновно ширење гаса, планета би морала бити много мања. Иако ВАСП-107 б има орбиталну удаљеност од само 5 милиона миља (једна седмина удаљености између Меркура и Сунца), он не прима довољно енергије од своје звезде да се толико надува.

„ВАСП-107 б је занимљива мета за Веб јер је знатно хладнији и по маси сличнији Нептуну од многих других планета ниске густине, као што су врући Јупитери, које смо проучавали“, рекао је Давид Сингх из Универзитет Џонс. Универзитет Хопкинс (ЈХУ), главни аутор о А Паралелна студија Такође објављено данас у природа. „Као резултат тога, требало би да будемо у могућности да откријемо метан и друге молекуле који нам могу дати информације о његовој хемији и унутрашњој динамици коју не можемо добити са топлије планете.

Богатство претходно неоткривених молекула

Огроман радијус ВАСП-107 б, проширена атмосфера и орбита на ивици чине га идеалним за трансмисијску спектроскопију, методу која се користи за идентификацију различитих гасова у атмосферама егзопланета на основу тога како утичу на светлост звезда.

Комбиновањем запажања Веб-овог НИРЦам-а (блиска инфрацрвена камера), Веб-овог МИРИ-а (средње инфрацрвеног инструмента) и Хабловог ВФЦ3 (камера широког поља 3), тим Веббанкс-а је успео да конструише широк опсег апсорбоване светлости од 0,8 до 12,2 микрона . Атмосфером ВАСП-107 б. Користећи Вебов НИРСпец (блиски инфрацрвени спектрометар), Сингов тим је направио независни спектар који покрива 2,7 до 5,2 микрона.

Тачност података омогућава не само да се открије, већ и да се стварно измери обиље молекула, укључујући водену пару (Х₂О) и метан (ЦХ₄), угљен-диоксид (ЦО₂), угљен моноксид (ЦО), сумпор диоксид (СО₂) и амонијак (НХ₃).

Овај трансмисиони спектар, снимљен Веб-овим спектрографом блиским инфрацрвеним спектром, показује количине различитих таласних дужина (боја) блиске инфрацрвене звездане светлости блокиране атмосфером егзопланете гасног гиганта ВАСП-107 б.
Спектар је створен посматрањем система планета-звезда око 8,5 сати пре, током и после транзита док се планета креће преко лица звезде.
Упоређивањем сјаја светлости филтриране кроз атмосферу планете (пропуштено светло) са нефилтрираном светлошћу звезда, могуће је израчунати колики део сваке таласне дужине блокира атмосфера. Пошто сваки молекул апсорбује јединствену комбинацију таласних дужина, трансмисиони спектар се може користити за ограничавање обиља различитих гасова.
Овај спектар показује јасне доказе о присуству воде (Х2О), угљен-диоксида (ЦО2), угљен-моноксида (ЦО), метана (ЦХ4) и сумпор-диоксида (СО2) у атмосфери планете, омогућавајући истраживачима да процене унутрашњу температуру и маса Планете. Душа.
Кредит за слику: НАСА, ЕСА, ЦСА, Ралф Цравфорд (СТСцИ), Давид Синг (ЈХУ), НИРСпец ГТО Транситинг Екопланет Теам

Гас који кључа, врела унутрашњост, масивно језгро

Оба спектра показују изненађујући недостатак метана у атмосфери планете ВАСП-107 б: хиљадити део количине која се очекује на основу њене претпостављене температуре.

„Ово је доказ да се врући гас који долази из дубине планете мора снажно мешати са хладнијим слојевима изнад“, објаснио је Синг. „Чињеница да смо открили тако мало, иако смо открили друге молекуле који садрже угљеник, говори нам да је унутрашњост планете много топлија него што смо мислили.

Вероватни извор додатне унутрашње енергије ВАСП-107 б је грејање плиме и осеке које генерише његова благо елиптична орбита. Како се растојање између звезде и планете непрекидно мења током 5,7 дана, мења се и сила гравитације, што доводи до ширења и загревања планете.

Истраживачи су раније сугерисали да би загревање плиме могло бити узрок отицања ВАСП-107 б, али до Вебових резултата није било доказа.

Када је потврђено да планета има довољно унутрашње топлоте да у потпуности анимира атмосферу, тим је схватио да би спектри такође могли да обезбеде нови начин за процену величине језгра.

„Ако знамо колико енергије има планета, и знамо колики је удео тежих елемената као што су угљеник, азот, кисеоник и сумпор у планети, у односу на количину водоника и хелијума, можемо израчунати колику масу има планета требало би.“ Даниел Тхорнгрен из ЈХУ је објаснио.

Испоставило се да је маса језгра најмање двоструко већа од првобитно процењене, што има више смисла у смислу како се планете формирају.

Све у свему, ВАСП-107 б није тако мистериозан као што се раније чинило.

„Вебови подаци нам говоре да планете попут ВАСП-107 б нису морале да се формирају на чудан начин са веома малим језгром и масивним гасовитим омотачем“, објаснио је Мајк Лејн са Државног универзитета у Аризони. „Уместо тога, могли бисмо да узмемо нешто што личи на Нептун, са пуно камења и не много гаса, само повећамо температуру и померимо га да изгледа исто.

Референца: „Високи унутрашњи топлотни ток и велико језгро у топлој егзопланети Нептун“ од Луиса Вилбанкса, Тејлора Џ. Бела, Томаса Џ. Битија, Мајкла Р. Лејна, Казумаса Оно, Џонатана Џ. Фортнија, Еверета Шлевајна, Томаса П. Грин, Емили Раушер, Питер Мекгил, Метју Марфи, Вивијен Парментије, Јао Танг, Исак Еделман, Сајник Мукерџи, Линдзи С. Веисер, Пиерре-Оливиер Лагаге, Акрен Дерек и Кеннетх Е. Арнолд, 20. мај 2024. природа.
дои: 10.1038/с41586-024-07514-с

тхе Свемирски телескоп Џејмс Веб То је прва свемирска опсерваторија на свету. Веб решава мистерије нашег соларног система, гледа даље од удаљених светова око других звезда и истражује мистериозне структуре и порекло нашег универзума и нашег места у њему. ВЕБ је међународни вођен програм НАСА Са својим партнерима Европском свемирском агенцијом (ЕСА)Европска свемирска агенција) и ЦСА (Канадска свемирска агенција).