Астрономы натренируют спектрометр Джеймса Уэбба с высоким разрешением на двух интересных каменистых экзопланетах.

Иллюстрация экзопланеты 55 Cancri E, каменистой планеты, диаметр которой примерно в два раза превышает диаметр Земли и которая вращается всего в 0,015 а.е. от своей солнцеподобной звезды. Из-за своей узкой орбиты планета очень горячая, температура в течение дня достигает 4400 градусов по Фаренгейту (около 2400 градусов по Цельсию). Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Дэнни Плейер (STScI)

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба с прекрасно выровненными зеркальными частями и откалиброванными научными инструментами находится всего в нескольких неделях от того, чтобы быть полностью введенным в эксплуатацию. Вскоре после того, как этим летом будут обнародованы первые наблюдения, Уэбб начнет углубленную науку.

Среди исследований, запланированных на первый год, — изучение двух горячих экзопланет, классифицированных как «суперземли» из-за их размера и состава пород: 55 Cancri e, покрытой лавой, и LHS 3844 b. Исследователи натренируют спектрометр Уэбба высокого разрешения на этих планетах с целью понимания геологического разнообразия планет по всей галактике и эволюции скалистых планет, таких как Земля.

Перегретая Земля 55 Cancri E

55 Cancri E вращается на расстоянии менее 1,5 миллиона миль от своей солнцеподобной звезды (двадцать один от Меркурия до Солнца) и совершает один оборот менее чем за 18 часов. Считается, что с температурой поверхности, значительно превышающей точку плавления типичных породообразующих минералов, дневная сторона планеты покрыта океанами лавы.

Предполагается, что планеты, вращающиеся так близко к своей звезде, постепенно запираются, причем одна сторона всегда обращена к звезде. В результате самой горячей точкой на планете должна быть та, которая обращена прямо к звезде, и количество тепла, поступающего в течение дня, не должно сильно меняться с течением времени.

Но, похоже, это не так. Наблюдения за 55 Cancri e с помощью космического телескопа Спитцер НАСА показывают, что самая горячая область смещена частью, обращенной непосредственно к звезде, в то время как общее количество тепла, обнаруженного с дневной стороны, варьируется.

Астрономы натренируют спектрометр Джеймса Уэбба с высоким разрешением на двух интересных каменистых экзопланетах.

Иллюстрация сравнения скалистых экзопланет LHS 3844 b и 55 Cancri e с Землей и Нептуном. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Дэнни Плейер (STScI)

У 55 Cancri e плотная атмосфера?

Одно из объяснений этих наблюдений состоит в том, что планета имеет динамическую атмосферу, которая перемещает вокруг себя тепло. «У 55 Cancri e может быть плотная атмосфера, которая доминирует над 55 Cancri e», — Ренью Хо из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, возглавляющий группу, которая будет использовать веб-камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и среднего инфракрасного диапазона (MIRI). приборов, поясняется кислородом или азотом». ) для захвата спектра теплового излучения дневной стороны планеты. «Если бы у него была атмосфера, [Webb] У него есть чувствительность и диапазон длин волн, чтобы обнаруживать и идентифицировать его компоненты».

Или вечером на 55 Cancri E идет дождь из лавы?

Однако еще одна интересная возможность заключается в том, что у 55 Cancri e нет блокировки безеля. В качестве альтернативы он может быть похож на Меркурий, совершающий три оборота за две орбиты (что известно как резонанс 3:2). В результате планета будет иметь дневной и ночной цикл.

«Это может объяснить, почему вращается более горячая часть планеты», — объясняет Алексис Брандекер, исследователь из Стокгольмского университета, возглавляющий другую группу, изучающую планету. «Как и на Земле, для нагрева поверхности потребуется время. Самое жаркое время дня будет после полудня, а не непосредственно в полдень».

Команда Брандекера планирует проверить эту гипотезу, используя NIRCam для измерения тепла, излучаемого освещенной стороной 55 Cancri e на четырех различных орбитах. Если бы у планеты был резонанс 3:2, они наблюдали бы каждое полушарие дважды и могли бы обнаружить любую разницу между двумя полушариями.

В этом сценарии поверхность будет нагреваться, плавиться и даже испаряться в течение дня, образуя чрезвычайно разреженную атмосферу, которую мог обнаружить Уэбб. Вечером пар остывает и конденсируется, образуя капли лавы, которые дождем возвращаются на поверхность, а к ночи снова превращаются в твердое состояние.

Астрономы натренируют спектрометр Джеймса Уэбба с высоким разрешением на двух интересных каменистых экзопланетах.

Спектр излучения горячего потенциала суперземли горячей экзопланеты LHS 3844 b, измеренный прибором Уэбба среднего инфракрасного диапазона. Спектр теплового излучения показывает количество света различных инфракрасных длин волн (цветов), излучаемого планетой. Исследователи используют компьютерные модели, чтобы предсказать, как будет выглядеть спектр теплового излучения планеты при определенных условиях, таких как наличие атмосферы и из чего состоит поверхность планеты. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Дэнни Плейер (STScI)

LHS 3844 несколько холоднее над суперземлей b

В то время как 55 Cancri e даст представление об особенностях геологии покрытого лавой мира, LHS 3844 b предоставит уникальную возможность проанализировать твердые породы на поверхности экзопланеты.

Как и 55 Cancri e, LHS 3844 b вращается очень близко к своей звезде, совершая один оборот за 11 часов. Однако, поскольку его звезда маленькая и относительно холодная, планета недостаточно горячая, чтобы расплавить ее поверхность. Кроме того, наблюдения Спитцера указывают на то, что планета вряд ли имеет большую атмосферу.

Из чего сделана поверхность LHS 3844 b?

Хотя мы не сможем напрямую отобразить поверхность LHS 3844 b с помощью Webb, отсутствие неясной атмосферы позволяет исследовать поверхность с помощью спектроскопии.

«Оказывается, разные типы горных пород имеют разные спектры», — объяснила Лаура Крейдберг из Института астрономии Макса Планка. «Вы можете своими глазами увидеть, что гранит светлее базальта по цвету. Есть аналогичные различия в инфракрасном свете, излучаемом горными породами».

Астрономы натренируют спектрометр Джеймса Уэбба с высоким разрешением на двух интересных каменистых экзопланетах.

Иллюстрация экзопланеты LHS 3844 b, скалистой планеты, диаметр которой в 1,3 раза больше Земли и которая вращается на расстоянии около 0,006 а.е. от своего холодного красного карлика. На планете жарко, и средняя температура в течение дня превышает 1000 градусов по Фаренгейту (более 525 градусов по Цельсию). Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Дэнни Плейер (STScI)

Команда Крайдберга будет использовать MIRI для захвата дневного спектра теплового излучения LHS 3844 b, а затем сравнить его со спектрами известных горных пород, таких как базальт и гранит, чтобы определить их состав. Если планета вулканически активна, в спектре также могут быть обнаружены следовые количества вулканических газов.

Значение этих наблюдений выходит за рамки только двух из более чем 5000 подтвержденных экзопланет в галактике. «Они дадут нам новые захватывающие взгляды на похожие на Землю планеты в целом, помогая нам узнать, какой была бы ранняя Земля, когда она была такой же горячей, как сегодня», — сказал Крейдберг.

Эти наблюдения будут сделаны для 55 Cancri e и LHS 3844 b в рамках программы Webb для первого цикла общих наблюдений. Программы общих наблюдений были выбраны на конкурсной основе с использованием анонимной системы двойного обзора, той же системы, которая использовалась для распределения времени на Хаббле.


Лава или нет, экзопланета 55 Cancri e потенциально имеет атмосферу


Представлено Научным институтом космического телескопа.

цитата: Астрономы натренируют спектрометр Джеймса Уэбба высокого разрешения на двух интересных каменистых экзопланетах (2022 г., 27 мая). Получено 27 мая 2022 г. с https://phys.org/news/2022-05-astronomers-james-webb-telescope-. высокая точность.html

Этот документ защищен авторским правом. Несмотря на добросовестное использование в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Leave a Comment