Jautājumi par citām pasaulēm nekad nebeidzas, un šoreiz atbilde ir šāda: Pirmā trīsdimensiju temperatūras karte no planētas, kas nepieder Saules apkārtnei. Galvenais varonis ir WASP-18b, gāzes gigants, kas aptuveni 23 stundās apriņķo savu zvaigzni.
Darbs, kura autors ir starptautiska komanda un kas publicēts ... Dabas astronomija, izmanto datus no Džeimsa Veba kosmosa teleskops lai rekonstruētu, kā mainās siltums uz šīs eksoplanētas dažādos virzienos un dažādos dziļumos, pateicoties novērošanas tehnikai, kas pazīstama kā aptumsuma kartēšana.
Viņi atklāj pirmo eksoplanētas trīsdimensiju termisko karti
Pētījums, ko vadīja Raiens C. Čelendžers un kurā piedalījās Megana Veinere MensfīldaTas parāda, ka spilgtuma samazināšanās novērošana, planētai aizejot aiz savas zvaigznes, ļauj mums iegūt termiskās emisijas modeļus. Šīs gaismas nianses ir atslēga, lai secinātu kuras zonas spīd vairāk vai mazāk un kad viņi to dara?
Analizējot šo spožuma deju ar fizikāliem modeļiem un infrasarkanajiem spektriem, zinātnieki spēja rekonstruēt ne tikai austrumu-rietumu atšķirības, bet arī variācijas atkarībā no augstuma un platuma. Rezultāts praksē ir Atmosfēras 3D kartēšana WASP-18b bez nepieciešamības nosūtīt zondi.
Planēta ir paisuma ziņā piesaistīta — viena puslode pastāvīgi atrodas dienasgaismā, bet otra — naktī, tāpēc ir vieglāk identificēt termiskais raksts labi definēts tranzīta un aptumsuma laikā. Šī ekstremālā konfigurācija bija izšķiroša, lai sasniegtu nepieciešamo izšķirtspēju kartē.
Kā tika izveidota WASP-18b atmosfēras 3D karte
Komanda apvienoja Veba novērojumus vairākās infrasarkanie viļņu garumiKatra josla ir jutīga pret dažādiem atmosfēras dziļumiem. Tādējādi dažādas joslas ļauj mums "redzēt" dažādos augstumos un konstruēt trīsdimensiju termisko tilpumu.
Ar šo informāciju un sinhronizējot to ar tranzīta fāzēm un sekundāro aptumsumu, sava veida globālais termiskais skeneris kas atklāj, kā siltums tiek sadalīts reāllaikā. Šī pieeja, kuras pamatā ir augstas precizitātes spektroskopija, izmanto planētas radītās ārkārtīgi smalkās spilgtuma variācijas.
Šī metode parāda arī savu potenciālu ne tikai gāzes gigantu, bet arī citu pasauļu pētīšanā. mazāks un akmeņaināks ja jutīgums atļauj, un salīdzināt ar pētījumiem par atmosfēras, piemēram, Neptūna.
Dedzinoša pasaule: ekstremālas temperatūras un periodisks lietus
WASP-18b ir īpaši karstais Jupiters aptuveni 400 gaismas gadu attālumā no Zemes, ar masu gandrīz desmit reizes lielāku par Jupitera masu. Tās saulainajā puslodē zvaigžņu starojums ir tik intensīvs, ka temperatūra svārstās ap 2.700 ° C, vide, kurā ūdens tvaiki sadalās savos sastāvdaļās.
Tālu no siltākā kodola, atklāj pētnieki ūdens tvaiku pēdas Mērenākās zonās tas liecina, ka atmosfēras ķīmija pastāvīgi mainās un ir atkarīga no līdzsvara starp zvaigžņu sasilšanu un vēja dinamiku.
Karte atklāj a karstais punkts Dienas pusē ir redzama gandrīz apaļa zona, kur vēja radītā siltuma pārdale, šķiet, nespēj mazināt temperatūras atšķirības. Ap šo zonu malās parādās vēsāks gredzens ar augstāku ūdens tvaiku līmeni nekā termiskā fokusa centrā.
Spektroskopiski atšķirīgu reģionu apstiprināšana — temperatūrā un, iespējams, sastāvā — parāda, cik lielā mērā eksoplanetāra atmosfēra ir sistēma. dinamisks un stratificēts, ar procesiem, kas tiek pastiprināti vai kavēti atkarībā no dziļuma un platuma grādiem.
Ko tas nozīmē citu pasauļu atmosfēras izpētei?
3D kartēšanas iespēja ļauj pētīt materiāla transportēšanas veidu. jauda No dienas puses līdz nakts pusei, kuras molekulas izdzīvo katrā slānī un kā strāvas reaģē uz termiskajiem gradientiem. Vairs nav tikai ūdens noteikšana, bet gan izpratne. kur Tas pastāv un kāpēc tas parādās vai pazūd.
Pēc līdzautora Veinera Mensfīlda teiktā, metodi var pielietot mazākām planētām, tiklīdz ar Veba palīdzību būs savākti pietiekami daudz datu. Tas tuvinātu tās mērķim raksturot sarežģītas atmosfēras Akmeņainās pasaulēs šis ir būtisks sākotnējais solis, lai novērtētu to potenciālo apdzīvojamību.
Autori norāda, ka, ņemot vērā JWST papildu novērojumus, telpiskā izšķirtspēja no šīs pirmās kartes un paplašināt pieeju uz citiem ārkārtīgi karstiem milžiem, no kuriem Piena Ceļā jau ir zināmi vairāki simti.
Nākamie soļi: pilnveidot tehniku un paplašināt katalogu
Stratēģija tagad ietver infrasarkanā pārklājuma stiprināšanu, vairāk izmērītu aptumsumu pievienošanu un datu salīdzināšanu ar precīzākiem atmosfēras modeļiem. Paredzams, ka tas labāk definēs vertikālais termiskais profils un molekulu sadalījums dažādos spiedienos.
WASP-18b, pateicoties tā ekstremālajiem apstākļiem, darbojas kā dabiskā laboratorija lai pārbaudītu intensīvam starojumam pakļautas atmosfēras fiziku. Katrs jauns teleskopa lidojums pievieno gabaliņus mīklai par to, kā šie gāzveida giganti sasilst, atdziest un sajaucas.
Ar tādām metodēm kā aptumsuma kartēšana un augstas izšķirtspējas spektroskopija astronomija virzās no eksoplanētu atklāšanas uz kartēt tosLai gan tie atrodas simtiem gaismas gadu attālumā, to klimatu var nolasīt pa slāņiem, it kā virs tiem riņķotu zonde.
Šis pagrieziena punkts iezīmē jauna posma sākumu, kurā ar pacietību un vairāk datiem mēs varēsim detalizētāk ieskicēt situāciju. termiskā struktūra eksoplanētu atmosfēru, lai izpētītu to ķīmisko sastāvu un izprastu, kā enerģijas plūsmas ir organizētas pasaulēs, kuras mēs, iespējams, nekad neredzēsim tuvumā.