Если вы поставите большую черную скалу на солнце на несколько часов, а затем подойдете и дотронетесь до нее, вы ожидаете, что самая теплая часть скалы будет той, которая обращена к Солнцу, верно? Что ж, когда дело доходит до экзопланет, ваши ожидания не оправдаются. Новый анализ хорошо изученной экзопланетной системы показывает, что одна из планет - не большая черная скала, а подобный Юпитеру газовый шар - имеет самую теплую часть, противоположную звезде.
Система Upsilon Andromedae, которая находится на расстоянии 44 световых лет от Земли в созвездии Андромеды, представляет собой хорошо изученную систему планет, которые вращаются вокруг звезды, немного более массивной и немного более горячей, чем наше Солнце.
Самая близкая к звезде планета, upsilon Andromeda b, была первой экзопланетой, у которой была измерена ее температура Космическим телескопом Спитцера. Как мы сообщали еще в 2006 году, считалось, что upsilon Andromeda b приливно привязан к звезде и показывает, что соответствующие колебания температуры на ней происходили вокруг звезды-хозяина. То есть, поскольку оно шло позади звезды с нашей точки зрения, лицо было теплее, чем когда оно находилось перед звездой с нашей точки зрения. Достаточно просто, верно? Эти оригинальные результаты были опубликованы в статье в Наука 27 октября 2006 г., доступно здесь.
Как оказалось, такой сценарий изменения температуры не соответствует действительности. Профессор физики и астрономии Калифорнийского университета Брэд Хансен, который является соавтором статьи 2006 года и обновленных результатов, объясняет: «Первоначальный отчет основывался только на нескольких часах данных, полученных в начале миссии, чтобы понять, так ли это измерение было даже возможно (оно близко к пределу ожидаемой производительности прибора). Поскольку наблюдения показали, что это можно было обнаружить, мы получили больше времени, чтобы сделать это более подробно ».
Наблюдения upsilon Andromedae b были снова сняты со Spitzer в феврале 2009 года. Как только астрономы смогли больше изучать планету, они обнаружили нечто странное - насколько теплой была планета, когда она проходила перед звездой с нашей точки зрения, намного теплее, чем когда это прошло, прямо противоположно тому, что можно было ожидать, и противоположно результатам, которые они первоначально опубликовали. Вот ссылка на анимацию, которая помогает объяснить эту странную особенность планеты.
Астрономы обнаружили - и еще не объяснили полностью - что есть «теплое пятно» примерно в 80 градусах напротив лица планеты, которое направлено на звезду. Другими словами, самое теплое место на планете находится не на той стороне планеты, которая получает наибольшее излучение от звезды.
Само по себе это не новинка. Хансен сказал: «Есть несколько экзопланет, наблюдаемых с теплыми пятнами, в том числе некоторые, чьи пятна смещены относительно местоположения, обращенного к звезде (примером является очень хорошо изученная система HD189733b). Принципиальное отличие в этом случае состоит в том, что наблюдаемый нами сдвиг является самым большим из известных ».
Upsilon Andromedae b не проходит перед своей звездой из нашей точки наблюдения на Земле. Его орбита наклонена примерно на 30 градусов, поэтому она, кажется, проходит «ниже» звезды, когда она идет вокруг фронта. Это означает, что астрономы не могут использовать транзитный метод экзопланетного исследования, чтобы получить контроль над своей орбитой, а скорее измерить буксир, который планета оказывает на звезду. Было установлено, что upsilon Andromedae b вращается примерно каждые 4,6 дня, имеет массу 0,69 массы Юпитера и составляет около 1,3 радиуса Юпитера в диаметре. Чтобы получить более полное представление о всей системе Andromedae, посмотрите эту историю, которую мы опубликовали ранее в этом году.
Так что же может быть причиной этого странно расположенного теплого пятна на планете? Авторы статьи предполагают, что экваториальные ветры, как на Юпитере, могут переносить тепло вокруг планеты.
Хансен объяснил: «В субзвездной точке (ближайшей к звезде) количество радиации, поглощаемой звездой, является самым высоким, поэтому газ там нагревается больше. Поэтому он будет иметь тенденцию перетекать из горячей области в холодные области. Это, в сочетании с вращением, придаст потоку, похожему на «пассат», газовый поток на планете… Большая неопределенность заключается в том, как эта энергия в конечном итоге рассеивается. Тот факт, что мы наблюдаем горячую точку примерно под углом 90 градусов, предполагает, что это происходит где-то рядом с «терминатором» (граница дня / ночи). Каким-то образом ветры текут из суб-звездной точки, а затем рассеиваются по мере приближения к ночной стороне. Мы предполагаем, что это может быть результатом формирования какого-то шокового фронта ».
Хансен сказал, что они не уверены, насколько велико это теплое место. «У нас есть только очень грубая мера этого, поэтому мы смоделировали в основном два полушария - одно горячее, чем другое. Можно сделать пятно меньше и сделать его соответственно горячее, и вы получите тот же эффект. Таким образом, можно сопоставить размер пятна с температурным контрастом, при этом сопоставляя наблюдения ».
Самый последний документ, в соавторстве с членами из Соединенных Штатов и Великобритании, появится в Астрофизический журнал. Если вы хотите выйти на улицу и увидеть восходящую звезду Андромеды, вот карта звездного неба.
Источник: пресс-релиз JPL, Arxiv здесь и здесь, электронное интервью с профессором Брэдом Хансеном.
