Из крайности в крайность: горячий Юпитер раскрывает экстремальную химию в испепеляющем мире, а холодный Юпитер проливает свет на образование гигантских планет.
Две планеты размером с Юпитер попали в заголовки газет на этой неделе, но, несмотря на их схожие размеры, они очень разные. Одним из них является WASP-178b, горячий Юпитер, который делает круг вокруг своей звезды каждые три дня. Удивительна не только его близость, которая заставляет этот мир шипеть; звезда, которую он окружает, также является одним из самых горячих известных экзопланетных хозяев.
Другой юпитерианский мир — АB Aurigae b, только что открытая планета, которая будет примерно в 10 раз больше массы Юпитера, которая вращается вокруг своей звезды в медленной, холодной петле около 100 астрономических единиц, более чем в два раза шире орбиты Плутона.
Эти гиганты дают новое представление о формировании и химии экстремальных миров.
AB AURIGAE B: ГИГАНТ В ПРОЦЕССЕ СТАНОВЛЕНИЯ
Давайте начнем с AB Aurigae b, мира, который только начинает собираться на окраине планетообразующего диска вокруг молодой звезды, которой всего 2 миллиона лет.
Тейн Карри (Национальная астрономическая обсерватория Японии) и его коллеги обнаружили AB Aur b на изображениях, сделанных в период с 2016 по 2020 год с помощью системы Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCEX-AO) на телескопе Subaru. Команда получила дополнительные изображения с помощью космического телескопа Хаббла в 2021 году, и они также выкопали изображения Хаббла с 1999 и 2007 годов. Все сказанное, изображения охватывают почти 22 года, и они отслеживают движение гигантского сгустка вокруг молодой звезды.
В отличие от большинства отдаленных миров, поддающихся прямой визуализации, эта планета все еще находится в ранней стадии формирования, и изображения не захватывают свет от самой планеты. Комок в протопланетном диске имеет ширину семь а.е. и имеет температуру 2200 К.
Астрономы считают, что большинство газовых гигантов, особенно те, которые формируются ближе к их родительской звезде, собираются вместе через аккрецию ядра. Сначала планетезимали сцепляются друг с другом, образуя земной комок, затем это ядро собирает газ вокруг него в толстой оболочке. Но на окраине протопланетного диска недостаточно газа для аккреции ядра.
Основываясь на местоположении скопления вблизи спиральных рукавов внутри диска, команда Карри в астрономии природы доказывает, что этот мир формируется из-за нестабильности диска, при которой часть протопланетного диска разрушается насильственным образом.
“Это новое открытие является убедительным доказательством того, что некоторые планеты-газовые гиганты могут образовываться с помощью механизма нестабильности диска”, — соглашается Алан Босс (Научный институт Карнеги), который не участвовал в исследовании.
WASP-178B: ГОРЯЧИЙ ЮПИТЕР СО СКАЛИСТЫМИ ПАРАМИ
WASP-178b лишь немного массивнее Юпитера, но с жесткой орбитой вокруг горячей звезды его атмосфера совершенно чужда.
В горячих Юпитерах металлы могут испаряться и даже выпадать дождем. В самых верхних слоях капли дождя могут быть водой или аммиаком, но глубже в атмосфере планеты капли могут состоять из солей, железа, силикатов (т. Е. Горных пород) или даже огнеупорной керамики. На еще более горячих Юпитерах теряются более “нормальные” верхние слои, и более экзотические дожди падают выше в атмосфере.
WASP-178b является одним из самых горячих Юпитеров, и в апреле 7th NatureДжошуа Лотрингер (Университет долины Юта) и Дэвид Синг (Университет Джона Хопкинса) сообщают об обнаружении монооксида кремния в его атмосфере. Этот газ, если он присутствует, представляет собой газообразный предшественник скалистого дождя.
Анализ наблюдений Хаббла показывает, что любые породы остаются в форме газа на дневной стороне. Даже на конечностях планеты, где день превращается в ночь и наоборот, слишком жарко, чтобы силикаты выпадали дождем. Возможно, ночная сторона становится достаточно прохладной для силикатного дождя. (Представьте себе, капли оливина!) Но это зависит от того, насколько хорошо ураганные ветры переносят тепло с освещенной стороны планеты на ее темную сторону.
Однако Катарина Лоддерс (Вашингтонский университет в Сент-Луисе), которая не участвовала в исследовании, говорит, что обнаружение монооксида кремния не является верным, хотя это “правдоподобное лучшее предположение”. Это потому, что оно основано на подгонке моделей к общей яркости планеты на разных длинах волн. Спектр не содержит резких особенностей, которые подтвердили бы обнаружение.
Если газ действительно присутствует, Лоддерс говорит, что это подтвердит, что наше понимание этого аспекта химии горячего Юпитера правильно.
“Проще говоря, если слишком жарко, газообразный монооксид кремния нестабилен, а вместо него присутствуют атомы кремния”, — объясняет она. “Если слишком холодно, газообразный монооксид кремния в конечном итоге попадает в конденсаты”.
Нам еще многое предстоит узнать о формировании газовых гигантов и погоде, но будущие наблюдения, в том числе с космического телескопа Джеймса Уэбба, помогут проложить путь.
