Временске веб карте на егзопланети ВАСП-43б

ВАСП-43 б је облачно ноћу и ведро током дана, са тропским ветровима који се врте око планете брзином од 5000 миља на сат.

понекад не Проналажење нечега је једнако узбудљиво и корисно као и проналажење. Узми вруће Јупитер ВАСП-43Б, на пример. Овај свет закључан плимом има стално веома врућу дневну страну и нешто хладнију ноћну страну. Астрономи који користе Веб за мапирање температуре и анализу атмосфере око планете очекују да ће открити метан, уобичајени молекул угљеника, на ноћној страни. Али од тога очигледно нема трага. Зашто? Резултат сугерише да надзвучни ветрови врелог гаса дувају са дневне стране, потпуно преокрећући атмосферу и спречавајући хемијске реакције које би произвеле метан на ноћној страни.

Ова крива светлости показује промену осветљености система ВАСП-43 током времена како планета кружи око звезде. Ова врста светлосне криве је позната као фазна крива јер укључује целу орбиту или све фазе планете.
Пошто је плимски закључан, различите стране ВАСП-43 б ротирају док се ротира. Систем се чини најсјајнијим када је врела дневна страна окренута ка телескопу, непосредно пре и после секундарног помрачења када планета прође иза звезде. Систем постаје све слабији како планета наставља своје орбите, а њена ноћна страна кружи око хоризонта. Након транзита, када планета прође испред звезде, блокирајући део звездане светлости, систем поново светли док се дневна страна окреће назад у вид.
Кредит за слику: НАСА, ЕСА, ЦСА, Ралф Крафорд (СТСцИ), Тејлор Бел (БАЕРИ), Џоана Барстоу (Отворени универзитет), Мајкл Роман (Универзитет у Лестеру)

Веб свемирски телескоп мапира временске прилике на планети удаљеној 280 светлосних година

Успешно га користи међународни тим истраживача НАСА'с Свемирски телескоп Џејмс Веб За мапирање времена на џиновској егзопланети врућег гаса ВАСП-43 б.

Прецизна, велика мерења осветљености средњег инфрацрвеног светла, у комбинацији са 3-Д климатским моделима и претходним посматрањима са других телескопа, указују на густе, високе облаке који покривају ноћну страну, ведро небо на дневној страни и тропске ветрове више од 5.000 миља високо. на сат мешања атмосферских гасова око планете.

Истрага је само најновији доказ Екопланет Наука је сада могућа захваљујући Вебовој изванредној способности да мери промене температуре и детектује атмосферске гасове удаљене трилионима миља.

„Врући Јупитер“ је плимски закључан

ВАСП-43 б је врста егзопланете „вруће Јупитерове”: сличне величине као Јупитер, састављена првенствено од водоника и хелијума, и много топлија од било које џиновске планете у нашем соларном систему. Иако је његова звезда мања и хладнија од Сунца, ВАСП-43 б кружи на удаљености од само 1,3 милиона миља, мање од 1/25 удаљености између Меркура и Сунца.

Са тако уском орбитом, планета је плимно закључана, са једном страном која је стално осветљена, а друга у вечној тами. Иако ноћна страна никада не прима директно зрачење од звезде, јаки источни ветрови преносе топлоту са дневне стране.

Од свог открића 2011. године, ВАСП-43 б је посматран помоћу неколико телескопа, укључујући НАСА-ин телескоп Хуббле и сада повучене Спитзер свемирске телескопе.

„Са Хаблом јасно можемо да видимо да постоји водена пара на дневној страни И Хабл и Спитзер су показали да на ноћној страни можда има облака“, објаснио је Тејлор Бел, истраживач са Института за истраживање животне средине Баи Ареа и водећи аутор књиге. студија објављена 30. априла године Природна астрономија. „Али, била су нам потребна прецизнија мерења од Веба да бисмо заправо почели да мапирамо детаљније температуру, покривач облака, ветрове и састав атмосфере широм планете.

Овај поједностављени дијаграм фазне криве егзопланета показује промену укупног сјаја система звезда-планет како планета кружи око звезде. Систем се чини најсјајнијим када је осветљени део планете окренут ка телескопу (пуна фаза). Делује затамњено када је већина тамне стране окренута ка телескопу (нова фаза), када планета блокира део светлости звезда (транзит) и када звезда блокира светлост планете (секундарно помрачење).
(Врх) Дијаграм који приказује промену фазе планете (количина осветљене стране окренуте према телескопу) док кружи око своје звезде.
(Доле) 3-Д график који приказује промену укупне светлости звезданог система и планете док планета кружи око своје звезде. На овом графикону, познатом као крива светлости, хоризонтална раван је орбитални положај, а вертикална оса је осветљеност.
(десно) Скала трака. И на орбиталном дијаграму и на светлосној кривој, боја означава посматрани сјај звезде + планете: од тамно љубичасте (мање светлости се детектује) до беле (детектује се више светлости).
Истраживачи користе фазне криве да проучавају промене рефлексије и температуре планете са географском дужином (од стране до стране), што може пружити увид у површински састав и атмосферске услове планете.
Кредит за слику: НАСА, ЕСА, ЦСА, Дени Плејер (СТСцИ), Енди Џејмс (СТСцИ), Грег Бејкон (СТСцИ)

Мапирање температуре и закључивање о времену

Иако је ВАСП-43 б сувише мали, затамњен и близу своје звезде да би га телескоп могао директно да види, његов кратак период орбите од само 19,5 сати чини га идеалним за спектроскопију фазне криве, технику која укључује мерење малих промена у сјају звезде. Систем звезда и планета Док планета кружи око звезде.

Пошто количина средње инфрацрвене светлости коју емитује објекат у великој мери зависи од тога колико је врућ, подаци о осветљености које је ухватио Веб могу се затим користити за израчунавање температуре планете.

Тим је користио Вебов инструмент МИРИ (средњи инфрацрвени инструмент) за мерење светлости из система ВАСП-43 сваких 10 секунди више од 24 сата. „Посматрањем целе орбите, могли смо да израчунамо температуру различитих страна планете док су кружиле око хоризонта“, објаснио је Бел. „Из тога можемо направити грубу мапу температуре широм планете.“

Мерења показују да је просечна температура на дневној страни око 2.300 степени Ф (1.250 степени Целзијус) – довољно вруће да формира гвожђе. У међувремену, ноћна страна је приметно хладнија на 1100°Ф (600°Ц). Подаци такође помажу у одређивању локације најтоплије тачке планете („вруће тачке“), која је благо померена на исток од тачке која прима највише звезданог зрачења, где је звезда највиша на небу планете. Ово померање је узроковано надзвучним ветровима, који померају врућ ваздух ка истоку.

„Чињеница да можемо мапирати температуру на овај начин је прави доказ Вебове осетљивости и стабилности“, рекао је коаутор Мајкл Роман са Универзитета Лестер у Великој Британији.

За тумачење карте, тим је користио сложене 3Д атмосферске моделе попут оних који се користе за разумевање времена и климе на Земљи. Анализа показује да ноћна страна може бити прекривена дебелим, високим слојем облака који спречава да део инфрацрвене светлости побегне у свемир. Као резултат тога, ноћна страна – иако веома топла – изгледа тамнија и хладнија него што би била да нема облака.

Овај сет мапа приказује температуру видљиве стране џиновске егзопланете врућег гаса ВАСП-43 б, док планета кружи око своје звезде. Температуре су израчунате на основу више од 8.000 мерења осветљености средњег инфрацрвеног светла од 5 до 12 микрона које је детектовао МИРИ (средњи инфрацрвени инструмент) на НАСА-ином свемирском телескопу Џејмс Веб из звезданог система и планете. Генерално, што је неки објекат топлији, то више емитује средње инфрацрвено светло. Кредит за слику: НАСА, ЕСА, ЦСА, Ралф Крафорд (СТСцИ), Тејлор Бел (БАЕРИ), Џоана Барстоу (Отворени универзитет), Мајкл Роман (Универзитет у Лестеру)

Губитак метана и јаки ветрови

Широки спектар средње инфрацрвене светлости коју је ухватио Веб такође је омогућио мерење количине водене паре (Х₂О) и метан (ЦХ₄) широм планете. „Веб нам је пружио прилику да тачно знамо које молекуле видимо и поставио нека ограничења на њихово обиље“, рекла је коауторка Џоана Барстоу са Отвореног универзитета у Великој Британији.

Спектри показују јасне знаке водене паре на ноћној и дневној страни планете, пружајући додатне информације о томе колико су облаци густи и колико високо се дижу у атмосфери.

Изненађујуће, подаци такође показују јасну разлику губитак Метан било где у атмосфери. Иако је дневна страна превише врућа да би метан могао постојати (већина угљеника мора бити у облику угљен моноксида), метан би требао бити стабилан и видљив на хладнијој ноћној страни.

„Чињеница да не видимо метан говори нам да ВАСП-43 б мора имати брзину ветра од скоро 5.000 миља на сат“, објаснио је Барстоу. „Ако би ветрови померали гас са дневне на ноћну страну, а затим поново назад довољно брзо, не би било довољно времена да очекиване хемијске реакције произведу детективне количине метана на ноћној страни.

Тим верује да је због овог мешања изазваног ветром, хемија атмосфере иста на целој планети, што није било јасно из претходног рада са Хаблом и Спицером.

Референца: „Ноћни облаци и хемија неравнотеже на врелом Јупитеру ВАСП-43б“ од Тејлора Џ. Бела, Николаса Крозеа и Патрисија Е. Кобело, Лаура Креидберг и Ањали А.А. Пит и Мајкл Т. Роман и Џоана К. Барстоу, Јасмина Плишић, Људмила Кароне, Луј-Филип Колом, Елза Дукро, Марк Хамонд, Жоао М. Мендонса, Жилијен И. Мозес, Вивијен Парментије, Кевин Б. Стивенсон, Лукас Тинторијер, Мајкл Чанг, Натали М. Батаља, Џејкоб Л. Бин, Бјорн Бенеке, Бенџамин Чарни, Кејти Л. Чаб, Брајс-Оливије Демори, Питер Гао, Елспет К. Х. Ли, Мерцедес Лопез-Моралес, Ђузепе Морело Раусцхер, Давид К. Синг, Ксианиу Тан, Оливиа Винот, Ханнах Р. Вејкфорд, Кешав Агарвал, Ева Марија Арер, Муназа К. Алам, Рубен Бајенс, Давид Паррадо, Клаудио Касерес, Арин Л. Картер, Сара Л. Касвел, Рајан Ц. Цхаллнер, Иан ЈМ Цросфиелд, Лин Десаин, Јеан-Мицхел Десерт, Иан Доббс-Дикон, Акрен Деррицк, Нестор Еспиноса, Адина Д. Феинстеин, Нил Б. Гибсон, Јосепх Харрингтон, Цхристиан Хеллинг, Ренев Ху, Ницхолас Иеро, Елиза М.-Р. Цомптон, Сарах Кендрев, Тхаддеус Д. Комачек, Џесика Крик, Пјер-Оливије Лагеж, Џереми Леконт, Моника Линдел, Нил Т. Луис, Џошуа Д. Лотхрингер, Исаац Малски, Луиги Манцини, Меган Мансфиелд, Натхан Ј. Маине, Тхомас М. Еванс Сома, Каран Молавердкхани, Николаи К. Николов, Метју Ц. Никсон, Енрике Пејли, Доминик Ј. М. Петит де ла Рош, Керолин Пиолет, Дајана Пауел, Бенџамин В. Рацкхам, Аарон Д. Шнајдер, Марија Е. Стеинроцк. Џејк Тејлор, Луис Вилбанкс, Сергеј Н. Јурченко, Си Џанг и Себастијан Зиба, 30. априла 2024. Природна астрономија.
ДОИ: 10.1038/с41550-024-02230-к

МИРИ посматрање ВАСП-43 б спроведено је као део програма Вебб Еарли Релеасе Сциенце, који истраживачима пружају широк спектар робусних података отвореног приступа за проучавање широког спектра космичких феномена.

Свемирски телескоп Џејмс Веб је водећа светска опсерваторија свемирске науке. 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 програм који води НАСА са својим партнерима Европском свемирском агенцијом (ЕСА).Европска свемирска агенција) и Канадска свемирска агенција.