Астрономы нашли планету, которая вращается вокруг своей звезды всего за 16 часов!

Меркурий – чемпион по скорости в нашей Солнечной системе.

Он обращается вокруг Солнца каждые 88 дней, а его средняя скорость составляет 47 км / с.

Его среднее расстояние от Солнца составляет 58 миллионов километров (36 миллионов миль), и он настолько быстр, что назван в честь Меркурия, крылатого бога.

Но что, если бы вместо Меркурия ближе всего к Солнцу был Юпитер? А что, если бы Юпитер был даже ближе к Солнцу, чем Меркурий, и намного горячее?

В удаленной солнечной системе на расстоянии около 855 световых лет есть планета, которая заставляет Меркурий казаться медленным, холодным и далеким соседом Солнца.

Эта планета обращается вокруг своей звезды всего за 16 часов, что дает ей одну из самых коротких орбит из когда-либо измеренных.

На таком расстоянии и скорости, а также с чрезвычайно высокими температурами поверхности планеты, это одна из самых экзотических планет из когда-либо найденных.

Планета называется TOI-2109b, и ее астрономы называют «сверхгорячим Юпитером». Горячие юпитеры – это газовые гиганты, которые вращаются чрезвычайно близко к своим звездам и имеют чрезвычайно высокие температуры поверхности.

Ultrahot Jupiters еще более экстремальны. Температура их поверхности превышает 2200 Кельвинов (1900 C, 3500 F). По оценкам астрономов, дневная температура TOI-2109 b превышает 3500 K (3225 C, 5840 F), она такая же горячая, как некоторые маленькие звезды.

Новая статья, опубликованная в The Astronomical Journal, представила это открытие. Статья называется «TOI-2109: сверхгорячий газовый гигант на 16-часовой орбите».

Ведущий автор – Ян Вонг, в настоящее время работающий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, но во время этого исследования работал постдоком в Массачусетском технологическом институте.

TESS (транзитный спутник для исследования экзопланет) НАСА обнаружил планету в мае 2020 года. TESS начал наблюдения за ней 13 мая и продолжал наблюдать почти месяц.

В течение следующего года несколько наземных обсерваторий провели последующие наблюдения в разных длинах волн. Все эти наблюдения подтвердили, что TOI-2109b – редкая и необычная планета.

«Все соответствовало тому, что это была планета, и мы поняли, что у нас есть что-то очень интересное и относительно редкое», – сказал соавтор исследования Ави Шпорер из Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института.

16-часовой орбитальный период TOI-2109 b является самым коротким из когда-либо измеренных для газового гиганта. (Предыдущий рекордсмен имеет 18-часовой оборот.)

Планета примерно в пять раз массивнее нашего Юпитера, а вращается вокруг звезды F-типа примерно в 1,5 раза массивнее нашего Солнца. Трудно представить, как это устройство будет выглядеть для любого наблюдателя в той же системе.

Планета такая горячая, потому что в среднем она находится всего в 2,4 миллиона км (1,5 миллиона миль) от своей звезды. Вероятно, он приливно привязан к своей звезде, как и другие Горячие Юпитеры и Ультрагорячие Юпитеры. Чрезвычайно высокая дневная температура может разрывать молекулы на составляющие их атомы.

Теоретическое моделирование показывает, что это может случиться с молекулярным водородом. Если ночная сторона значительно холоднее, водород может снова объединиться в молекулы.

Месяц наблюдений TESS означал, что команда могла наблюдать за планетой, вращающейся вокруг своей звезды. Они наблюдали вторичное затмение – когда планета проходит позади своей звезды – в нескольких длинах волн.

Это помогло им определить, что дневная температура, вероятно, превышает 3500 К. Но исследователи не уверены, что происходит на ночной стороне, потому что TESS недостаточно чувствителен.

Если верно, что молекулярный водород разрывается на дневной стороне и рекомбинирует на ночной стороне, то это может способствовать более эффективному перемешиванию температур в атмосфере и может означать, что температура не такая экстремальная.

«Между тем, яркость ночной стороны планеты ниже чувствительности данных TESS, что вызывает вопросы о том, что на самом деле там происходит», – сказал Шпорер.

«Температура там очень низкая, или планета каким-то образом забирает тепло с дневной стороны и переносит его на ночную? Мы в самом начале пытаемся ответить на этот вопрос для этих сверхгорячих Юпитеров ».

Исследователи обнаружили, что TOI-2109b медленно приближается к звезде со скоростью примерно от 10 до 750 миллисекунд в год. Астрономы нашли другие Горячие Юпитеры, орбитальный распад которых втягивает их в свои звезды, но ничего такого быстрого, как это.

Экстремальный характер TOI-210 b помогает подтвердить статус сверхгорячих и горячих юпитеров как одного из самых экстремальных типов экзопланет.

Более мощные телескопы откроют больше информации о природе планеты, и команда надеется, что Хаббл сможет изучить ее вместе с космическим телескопом Джеймса Уэбба, который скоро будет запущен.

Наблюдать за тем, что происходит по мере приближения планеты к звезде, особенно интересно астрономам.

«Сверхгорячие юпитеры, такие как TOI-2109b, составляют самый экстремальный подкласс экзопланет», – говорит Вонг. «Мы только начали понимать некоторые уникальные физические и химические процессы, происходящие в их атмосфере, – процессы, аналогов которым нет в нашей солнечной системе».

Будущие наблюдения за TOI-2109b также могут раскрыть ключ к разгадке того, как вообще появились такие головокружительные системы. «С самого начала экзопланетной науки горячие юпитеры считались чудаками, – говорит Шпорер.

«Каким образом такая массивная и большая планета, как Юпитер, достигает орбиты длиной всего в несколько дней? У нас нет ничего подобного в нашей Солнечной системе, и мы рассматриваем это как возможность изучить их и помочь объяснить их существование ».

В далеком прошлом Юпитер мог перемещаться в пределах 1,5 а.е. от Солнца, прежде чем изменить курс на орбитальный путь, по которому он следует сейчас. Это называется гипотезой Grand Tack. Человеческие глаза могли бы это увидеть.

Обнаружение экстремальных и необычных экзопланет многому нас научит нас о разнообразии типов планет. Исследования экзопланет обнаруживают множество горячих и сверхгорячих юпитеров, потому что они огромны и близки к своим звездам. Но на самом деле их мало.

Авторы отмечают, что только около 0,5% звезд, подобных Солнцу, являются хозяевами этих крайних планет. Но даже при том, что их немного, они вносят огромный вклад в наше понимание экзопланет в целом.

«Их большие размеры по сравнению с родительскими звездами и высокие температуры позволяют проводить широкий спектр интенсивных исследований, выходящих далеко за рамки элементарных измерений массы и радиуса планет», – объясняют авторы.

«За последние два десятилетия широкий арсенал методов наблюдений был использован для исследования атмосферных свойств горячих юпитеров во все большей степени детализации», – пишут они в своей статье.

Такие вещи, как распределение температуры, химический состав, облака конденсата, фотохимические дымки и механизмы переноса тепла, становится легче изучать.

Астрономы узнают, что сверхгорячие юпитеры «… характеризуются рядом различных физических и динамических свойств, которые отличают их от остальной популяции горячих газовых гигантов».

Ни одна статья об экзопланетах не может быть полной, если не заглянуть в космический телескоп Джеймса Уэбба. JWST будет иметь возможность исследовать атмосферы экзопланет более тщательно, чем любой другой инструмент, имеющийся в настоящее время в распоряжении астрономов.

Часть поиска и изучения экзопланет сосредоточена вокруг поиска планет земного типа в обитаемых зонах. Но сверхгорячие юпитеры, такие как TOI-2109b, могут многому научить нас о планетах в их наиболее экстремальных проявлениях и о взаимодействиях между планетами и звездами, которые мы не можем изучать в нашей Солнечной системе. И JWST внесет значительный вклад в наши знания.

«В то время как будущие достижения в области возможностей телескопов позволят сравнительно углубленно исследовать меньшие и более холодные экзопланеты, сверхгорячие Юпитеры по-прежнему будут одними из самых плодотворных кандидатов для эффективных усилий по характеристике, обеспечивая критически важное понимание природы планет в их самых экстремальных условиях. , – пишут авторы.

Автор Эван Гоф.

Источник: Вселенная сегодня.