Tähtitieteilijät tutkivat mini-Neptunuksen ilmakehää
Taiteilijan käsitys mini-Neptune-eksoplaneetasta GJ 3470 bkauttakulkutai kulkee sen punaisen kääpiötähden edessä. Uudessa tutkimuksessa tähtitieteilijät käyttivät eksoplaneetan kauttakulkuja ja pimennyksiä saadakseenspektroskooppinentietoja eksoplaneetan ilmakehästä. Kuva NASA/ESA/D: n kautta. PELAAJA/UdeMNews.
Maapallon ja Neptunuksen välisiä planeettoja ei ole aurinkokunnassamme, mutta ne näyttävät olevan yleisiä muualla. Ne ovat risteys aurinkokuntamme kivisten kivien välillämaanpäälliset planeetatja se onjää jättiläiset. Nyt tähtitieteilijät ovat nyt ensimmäistä kertaa pystyneet analysoimaan yhden näistä 'keskikokoisista' kaukaisista maailmoista, jotka tunnetaan luokkanamini-Neptunes.
Thevertaisarvioituhavainnot olivatilmoitti2. heinäkuuta 2019 Hubblesite -sivuston jajulkaistulehdessäLuonnontutkimus1. heinäkuuta 2019.
Planeetta onGliese 3470 b, mini-Neptunus, joka kiertää apunainen kääpiö tähti. Se painaa laskettuna 12,6 maapallon massaa, mikä tekee siitä paljon massiivisemman kuin maapallon, mutta vähemmän massiivisen kuin aurinkokuntamme Neptunus (17 maapallon massaa). Jos se sijoitetaan aurinkokuntaamme, Gliese 3470 b sopisi koon mukaan kauniisti maan ja Neptunuksen väliin. Uskotaan, että planeetalla on suuri kivinen ydin, joka on haudattu syvän, murskaavan vety- ja helium -ilmakehän alle.
Taiteilijan kuva sekä GJ 3470 b: n ilmapiiristä että sisätiloista (ylhäältä) sekä siitä, miltä järjestelmä saattoi näyttää, kun ympärillä oleva roskalevy oli edelleen olemassa tähtien ympärillä (alhaalla). Kuva NASA/ESA/L: n kautta. Hustak (STScI)/Keskitin.
Kiitos NASAlleHubblejaSpitzeravaruusteleskoopit, tutkijat pystyivät tutkimaan Gliese 3470 b: n ilmakehää, ensimmäistä kertaa tämä on tehty tämän tyyppiselle planeetalle. MukaanBjörn BennekeKanadan Montrealin yliopistossa:
Tämä on suuri löytö planeetan muodostumisen näkökulmasta. Planeetta kiertää hyvin lähellä tähteä ja on paljon vähemmän massiivinen kuin Jupiter - 318 kertaa maapallon massa - mutta on onnistunut eristämään alkuvety-/helium -ilmakehän, joka on suurelta osin 'saastumaton' raskaammilta elementeiltä. Meillä ei ole mitään tällaista aurinkokunnassa, ja se tekee siitä silmiinpistävää.
Tutkijat pystyivät analysoimaan ilmakehän koostumusta mittaamalla tähtien valon absorptiota, kun planeetta kulki tähden edestä ja kulki sitten tähden takana. Kun planeetta liikkuu tähden edessä, se on akauttakulku, aivan kuten silloin, kun aurinkomme sisäisten planeettojen, Merkurius tai Venus, voidaan nähdä kulkevan auringon läpi maasta katsottuna. Kun se liikkuu taaksepäin, se on pimennys. Nämä tähtitieteilijät havaitsivat yhteensä 12 kauttakulkua ja 20 pimennystä, mikä antoi heille tarpeeksi tietoa ilmakehän analysoimiseksispektroskopia(valon avulla ilmakehän kaasujen kemiallisten sormenjälkien määrittämiseen). Kuten Benneke sanoi:
Meillä on ensimmäistä kertaa spektroskooppinen allekirjoitus tällaisesta maailmasta.
Tähtitieteilijä Bjorn Benneke, viaUdeMNews.
Osoittautui myös, että ilmapiiri oli enimmäkseen selkeä ja vain muutama sameus, mikä helpotti sen koostumuksen tutkimista paljon. Tämä oli Benneken mukaan hieman yllättävää:
Odotimme ilmakehää, joka oli voimakkaasti rikastettu raskaammilla elementeillä, kuten hapella ja hiilellä, jotka muodostavat runsaasti vesihöyryä ja metaanikaasua, samanlainen kuin mitä näemme Neptunuksessa. Sen sijaan löysimme ilmakehän, joka on niin huono raskaissa elementeissä, että sen koostumus muistuttaa auringon vety/helium -rikas koostumusta. Jos planeetalla olisimuodostui kauemmas tähdestä, missä vesi ja muut tähtitieteelliset jäät voivat tiivistyä, olisimme odottaneet näkevämme enemmän vettä ja metaania ilmakehässä.
Taiteilijan käsite, joka näyttää GJ 3470 b: n ja Maan koon vertailun. Kuva kauttaRadialvelocity/Wikipedia/CC BY-SA 4.0.
Vaikka planeetasta on nyt enemmän tietoja, Bennekin mukaan on edelleen kysymys siitä, miten se pitäisi luokitella. Pitäisikö sitä kutsua mini-Neptunukseksi, kuten nyt viitataan, vai pikemminkin asuper-Maan(suurempi kuin Maa, mutta pienempi kuin tyypillinen mini-Neptunus)?
Tai voisiko tämä planeetta olla samanlainenkuumia Jupitereita, jättiläisplaneetat, jotka muistuttavat Jupiteria, mutta kiertävät lähellä tähtiään? Toisin kuin tyypilliset kuumat Jupiterit, joiden uskotaan muodostuvan kauas tähdistään ja vaeltavan sitten sisäänpäin, Bennettin mielestä Gliese 3470 b muodostui juuri siellä, missä se kiertää tänään. Hän teorioi, että se muodostui ensin kuivaksi kiviseksi planeetaksi, joka sitten kertyi nopeasti vetyäolosuhteiden levykaasua ja pölyä tähtien ympärillä ja että levy hajoaa ennen kuin planeetasta voi tulla suurempi:
Näemme objektin, joka pystyi keräämään vetyä protoplanetaariselta levyltä, mutta ei paennut kuumana Jupiterina. Tämä on kiehtova järjestelmä. Planeetta juuttui olemaan osa Neptunusta.
Gliese 3470 b on tietysti vain yksi esimerkki keskikokoisesta planeetasta, mutta sen ilmakehän koostumuksen tunteminen auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään, miten nämä ainutlaatuiset maailmat ovat muodostuneet ja kehittyneet, ainakin yleisessä mielessä. Tämä on tärkeää, koska ne näyttävät olevan yksi yleisimmistä planeetatyypeistä.
Taiteilijan käsitys tulevasta James Webbin avaruusteleskoopista. Se voi tutkia Gliese 3470 b: n ja muiden eksoplaneettojen ilmapiiriä yksityiskohtaisemmin kuin koskaan ennen. Kuva Northrop Grummanin kautta/Gizmodo.
On myös mielenkiintoista nähdä, miten mini-Neptunukset eroavat supermaista, jotka ovat myös suurempia kuin maapallon kokoiset planeetat (0,8–1,25 maapallonsäteet), mutta hieman pienempi kuin mini-Neptunes (2–4 maan sädettä). Useimpien super-maapallojen uskotaan olevan kallioisia, ja joidenkin niiden pinnalla voi olla globaaleja valtameriä tuoreiden tutkimusten mukaan. Supermaarten ohella mini-Neptunusten uskotaan nyt olevan yleisin planeetatyyppi galaksissamme.
Suhteellisen lähitulevaisuudessa on tulossaJames Webbin avaruusteleskooppitutkii myös Gliese 3470 b: tä ja tutkii sen ilmakehää vielä tarkemmin katsomalla sitä infrapuna -aallonpituudella. Tähtitieteilijät tarkkailevat GJ 3470 b: n kauttakulkuja ja pimennyksiä valon aallonpituuksilla, joissa ilmakehän sameus muuttuu yhä läpinäkyvämmäksi.
Bottom line: Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa analysoineet keskikokoisen eksoplaneetan ilmakehän, joka on huomattavasti Maata suurempi, mutta pienempi kuin Neptunus.