Jeśli ustawisz duży czarny kamień na zewnątrz na Słońcu na kilka godzin, a następnie idź i dotknij go, możesz oczekiwać, że najcieplejszą częścią skały będzie ta, która była skierowana w stronę Słońca, prawda? Cóż, jeśli chodzi o egzoplanety, twoje oczekiwania zostaną przekroczone. Nowa analiza dobrze zbadanego układu egzoplanetarnego ujawnia, że jedna z planet - która nie jest wielką czarną skałą, ale kulą gazu podobną do Jowisza - ma swoją najcieplejszą część przeciwną do gwiazdy.
Układ Upsilon Andromedae, który znajduje się 44 lata świetlne od Ziemi w gwiazdozbiorze Andromedy, jest dobrze zbadanym układem planet, które krążą wokół gwiazdy nieco bardziej masywnej i nieco gorętszej niż nasze Słońce.
Najbliższa planeta od gwiazdy, Upilon Andromeda b, była pierwszą egzoplanetą, której temperatura została zmierzona przez Kosmiczny Teleskop Spitzera. Jak informowaliśmy w 2006 roku, uważano, że upilon Andromeda b jest przypięty do gwiazdy i pokazuje odpowiednie zmiany temperatury wokół niej wokół gwiazdy macierzystej. Oznacza to, że gdy z naszej perspektywy szedł za gwiazdą, twarz była cieplejsza niż wtedy, gdy znajdowała się przed gwiazdą z naszej perspektywy. Dość proste, prawda? Te oryginalne wyniki zostały opublikowane w artykule w Nauka 27 października 2006 roku, dostępny tutaj.
Jak się okazuje, ten scenariusz zmiany temperatury nie ma miejsca. Brad Hansen, UCLA, profesor fizyki i astronomii, który jest współautorem zarówno artykułu z 2006 roku, jak i zaktualizowanych wyników, wyjaśnia: „Oryginalny raport został oparty na zaledwie kilku godzinach danych zebranych na początku misji, aby sprawdzić, czy takie pomiar był nawet możliwy (jest bliski granicy oczekiwanej wydajności przyrządu). Ponieważ obserwacje sugerowały, że możliwe jest wykrycie, otrzymaliśmy więcej czasu, aby zrobić to bardziej szczegółowo. ”
Obserwacje Upilon Andromedae b zostały ponownie wykonane za pomocą Spitzera w lutym 2009 roku. Gdy astronomowie mogli więcej badać planetę, odkryli coś dziwnego - jak ciepłe była planeta, gdy przeleciała przed gwiazdą z naszej perspektywy o wiele cieplej niż w przeszłości, wręcz przeciwnie niż można by się spodziewać, i odwrotnie niż wyniki, które pierwotnie opublikowali. Oto link do animacji, która pomaga wyjaśnić tę dziwną cechę planety.
Astronomowie odkryli - i nie muszą jeszcze w pełni wyjaśnić - to, że „ciepły punkt” około 80 stopni przeciwnie do powierzchni planety jest skierowany w stronę gwiazdy. Innymi słowy, najcieplejsze miejsce na planecie nie znajduje się po stronie planety, która odbiera najwięcej promieniowania z gwiazdy.
To samo w sobie nie jest nowością. Hansen powiedział: „Istnieje kilka egzoplanet z ciepłymi plamami, w tym niektóre, których plamy są przesunięte względem położenia zwróconego w stronę gwiazdy (przykładem jest bardzo dobrze zbadany układ HD189733b). Zasadnicza różnica w tym przypadku polega na tym, że obserwowana przez nas zmiana jest największą znaną. ”
Upsilon Andromedae b nie przechodzi przed swoją gwiazdą z naszego punktu obserwacyjnego na Ziemi. Jego orbita jest nachylona o około 30 stopni, więc wydaje się, że przechodzi ona „poniżej” gwiazdy, gdy okrąża przód. Oznacza to, że astronomowie nie mogą użyć metody tranzytowej badań pozaplanetarnych, aby uzyskać kontrolę nad swoją orbitą, ale raczej zmierzyć holownik, jaki planeta wywiera na gwiazdę. Stwierdzono, że orbita górna Andromedae b krąży co około 4,6 dnia, ma masę 0,69 masy Jowisza i ma średnicę około 1,3 promienia Jowisza. Aby lepiej zrozumieć cały system Upilon Andromedae, zobacz historię, którą uruchomiliśmy na początku tego roku.
Więc co dokładnie może być przyczyną tego dziwnie umieszczonego ciepłego miejsca na planecie? Autorzy artykułu sugerują, że wiatry równikowe - podobnie jak te na Jowiszu - mogą przenosić ciepło wokół planety.
Hansen wyjaśnił: „W punkcie podgwiezdnym (tym najbliższym gwiazdy) ilość promieniowania pochłaniana przez gwiazdę jest najwyższa, więc tam gaz jest bardziej ogrzewany. Będzie zatem miał tendencję do odpływania z gorącego regionu w kierunku zimnych regionów. To, w połączeniu z obrotem, nada przepływowi gazu na planecie strukturę przypominającą „wiatr handlowy”… Ogromną niepewnością jest to, w jaki sposób energia ta ostatecznie zostanie rozproszona. Fakt, że obserwujemy gorący punkt pod kątem około 90 stopni, sugeruje, że dzieje się to gdzieś w pobliżu „terminatora” (krawędź dnia / nocy). W jakiś sposób wiatry krążą wokół punktu podgwiezdnego, a następnie rozpraszają się, gdy zbliżają się do nocnej strony. Spekulujemy, że może to wynikać z pewnego rodzaju frontu uderzeniowego. ”
Hansen powiedział, że nie są pewni, jak duże jest to ciepłe miejsce. „Mamy tylko bardzo przybliżoną miarę tego, więc modelowaliśmy jako zasadniczo dwie półkule - jedna gorętsza od drugiej. Można zmniejszyć to miejsce i odpowiednio go nagrzać, aby uzyskać ten sam efekt. Można więc porównać rozmiar plamki z kontrastem temperatury, jednocześnie dopasowując obserwacje. ”
Najnowszy artykuł, którego współautorami są członkowie ze Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii, pojawi się w Astrophysical Journal. Jeśli chcesz wyjść na zewnątrz i zobaczyć gwiazdę gwiazdozbioru Andromedae, oto mapa gwiazd.
Źródło: Komunikat prasowy JPL, Tu i tutaj Arxiv, wywiad e-mail z profesorem Bradem Hansenem.
