Въпросите за други светове никога не спират и този път отговорът идва под формата на първата триизмерна температурна карта от планета, която не принадлежи към слънчевата окръг. Главният герой е WASP-18b, газов гигант, който прави пълна орбита около звездата си за приблизително 23 часа.
Трудът, написан от международен екип и публикуван в Природа Астрономия, използва данни от космически телескоп джеймс уеб да реконструира как се променя топлината на тази екзопланета в различни посоки и на различна дълбочина, благодарение на наблюдателна техника, известна като картографиране на затъмнения.
Те откриват първата триизмерна термична карта на екзопланета
Изследването, ръководено от Райън К. Чалънджър с участието на Меган Уайнър МансфийлдТова показва, че наблюдението на спада в яркостта, когато планетата преминава зад звездата си, ни позволява да извлечем модели на топлинно излъчване. Тези нюанси на светлината са ключът към заключението кои области блестят повече или по-малко и кога го правят?
Чрез анализ на този танц на светимостта с физически модели и инфрачервени спектри, учените успяха да реконструират не само разликите изток-запад, но и вариациите с надморска височина и географска ширина. Резултатът на практика е... 3D картографиране на атмосферата на WASP-18b без необходимост от изпращане на сонда.
Планетата е приливно заключена – едното полукълбо е постоянно на дневна светлина, а другото – на нощ, което улеснява идентифицирането ѝ. термичен модел добре дефинирани по време на транзита и затъмнението. Тази екстремна конфигурация беше от решаващо значение за постигане на необходимата резолюция на картата.
Как е създадена 3D картата на атмосферата на WASP-18b
Екипът комбинира наблюденията от Уеб в няколко инфрачервени дължини на вълнитеВсяка лента е чувствителна към различни дълбочини на атмосферата. По този начин, различните ленти ни позволяват да „виждаме“ на различна височина и да конструираме триизмерен термичен обем.
С тази информация и синхронизирането ѝ с фазите на транзита и вторичното затъмнение, един вид глобален термоскенер което разкрива как се разпределя топлината в реално време. Подходът, базиран на високопрецизна спектроскопия, се възползва от изключително фините вариации в яркостта, причинени от планетата.
Техниката показва и потенциала си за изучаване не само на газови гиганти, но и на други светове. по-малък и по-скалист когато чувствителността позволява, и да се сравни с проучвания на атмосфери като тази на Нептун.
Парещ свят: екстремни температури и периодични дъждове
WASP-18b е ултра горещ Юпитер на около 400 светлинни години от Земята, с маса почти десет пъти по-голяма от тази на Юпитер. В осветеното от слънцето му полукълбо звездната радиация е толкова интензивна, че температурите се колебаят около 2.700 ° C, среда, в която водната пара се разпада на своите компоненти.
Далеч от най-топлото ядро, откриват изследователи следи от водна пара В по-умерените зони това е индикация, че атмосферната химия се променя постоянно и зависи от баланса между звездното нагряване и динамиката на вятъра.
Картата разкрива гореща точка От дневната страна се вижда почти кръгла област, където преразпределението на топлината от ветровете изглежда не е в състояние да смекчи температурните разлики. Около тази област се появява по-хладен пръстен близо до краищата, с по-високи нива на водна пара, отколкото в ядрото на термалния фокус.
Потвърждението за спектроскопски различни региони – по температура и вероятно по състав – показва до каква степен екзопланетната атмосфера е система. динамичен и стратифициран, с процеси, които се подсилват или инхибират в зависимост от дълбочината и географската ширина.
Какво означава това за изучаването на атмосферите на други светове?
Възможността за 3D картографиране позволява изследване на начина, по който се транспортира материалът. мощност От дневната до нощната страна, кои молекули оцеляват във всеки слой и как теченията реагират на термичните градиенти. Вече не става въпрос само за откриване на вода, а за разбиране. където Съществува и защо се появява или изчезва.
Според съавтора Уайнър Мансфийлд, методът може да се приложи към по-малки планети, след като с Webb бъдат събрани достатъчно данни. Това би ги доближило до целта за характеризиране сложни атмосфери В скалистите светове това е съществена предварителна стъпка за оценка на потенциалната им обитаемост.
Авторите предполагат, че с допълнителни наблюдения от JWST, пространствена резолюция от тази първа карта и да разширят подхода към други изключително горещи гиганти, от които няколкостотин вече са известни в Млечния път.
Следващи стъпки: усъвършенстване на техниката и разширяване на каталога
Стратегията сега включва засилване на инфрачервеното покритие, добавяне на повече измерени затъмнения и съпоставяне на данните с по-прецизни атмосферни модели. Очаква се това да дефинира по-добре вертикален термичен профил и разпределението на молекулите при различни налягания.
WASP-18b, поради екстремните си условия, действа като естествена лаборатория да се тества физиката на атмосферите, подложени на интензивно лъчение. Всяко ново преминаване на телескопа добавя парченца към пъзела за това как тези газови гиганти се нагряват, охлаждат и смесват.
С техники като картографиране на затъмнения и спектроскопия с висока резолюция, астрономията преминава от откриване на екзопланети към картографирайте гиВъпреки че са на стотици светлинни години разстояние, климатът им може да се разчете на пластове, сякаш сонда обикаля над тях.
Този важен етап бележи началото на нова фаза, в която с търпение и повече данни ще можем да очертаем ситуацията по-подробно. термичната структура на екзопланетните атмосфери, за да изследваме тяхната химия и да разберем как са организирани енергийните потоци в светове, които може никога да не видим отблизо.