От откриването си през 2005 г. екзопланета HD 189733b е една от най-наблюдаваните допълнителни слънчеви планети, поради своите размери, компактна орбита, близостта до Земята и примамливата атмосфера на синьо небе. Но астрономите, използващи космическия телескоп „Хъбъл“ и телескопа „Бързият“, стават свидетели на драматични промени в горната атмосфера на планетата вследствие на силен взрив от родителя, който окъпа планетата в интензивно рентгеново излъчване. Учените казват, че възможността да наблюдават действието дава мъчителен поглед върху променящия се климат и времето на планетите извън нашата Слънчева система.
Докато HD 189733b има синьо небе като Земята, той е един от многото „горещи юпитери“, които са били най-лесните за намиране на ловци на екзопланети: огромни газови планети, които орбитат изключително близо до своята звезда. HD 189733 се намира изключително близо до звездата си, наречена HD 189733A, само една тридесета от разстоянието, което Земята е от Слънцето, като се върти около звездата за 2,2 дни. Освен това системата е само на 63 светлинни години, толкова близо, че звездата й може да бъде видяна с бинокли в близост до известната мъглявина на Дъмбел.
Въпреки че звездата му е малко по-малка и по-хладна от Слънцето, това прави климата на планетата изключително горещ, при температура над 1000 градуса по Целзий, а горната атмосфера е очукана от енергийно изключително ултравиолетово и рентгеново лъчение.
Въпреки че атмосферата на HD 189733b не се е смятала да се изпарява (подобно на екзопланета, наречена Озирис, или HD 209458b), астрономите са знаели, че потенциалът е налице. Атмосферните газове се простират далеч отвъд планетарната "повърхност", позволявайки на звездна светлина да преминава през, а при предишни наблюдения астрономите успяха да надникнат в това, което химическите съединения обграждат HD 189733b. От този анализ учените стигат до извода, че водата и метанът се съдържат в атмосферата; и по-късно космическият телескоп Спицър дори картографира разпределението на температурата по целия свят. Допълнителни изследвания показват, че в горната атмосфера на HD 189733b има тънък слой частици, създавайки тънки отражателни облаци.
Астрономът Ален Лекавел де Етангс от Парижкия институт по астрофизика във Франция ръководи екип, използващ Хъбъл, за да наблюдава атмосферата на тази планета през два периода в началото на 2010 г. и в края на 2011 г., тъй като тя беше силуетна срещу родителската си звезда. Макар да се осветява по този начин, атмосферата на планетата отпечатва своя химичен подпис на звездната светлина, което позволява на астрономите да декодират случващото се на скали, които са прекалено мънички, за да се изобразят директно. Те се надяваха да наблюдават как атмосферата се изпарява, но бяха разочаровани през 2010 година.
„Първият набор от наблюдения всъщност бяха разочароващи - каза Лекавелър,„ тъй като те изобщо не показаха следа от атмосферата на планетата. Разбрахме, че сме обмислили нещо по-интересно, когато влезе вторият набор от наблюдения. “
Последващите наблюдения на екипа, направени през 2011 г., показаха драматична промяна с ясни признаци на изливане на газ от планетата със скорост най-малко 1000 тона в секунда при скорост от 300 000 мили / ч, което даде на планетата планета външен вид на комета.
„Не току-що потвърдихме, че атмосферата на някои планети се изпарява“, каза Лекавелър, „наблюдавахме как физическите условия в изпаряващата атмосфера се променят във времето. Никой не го беше правил досега. "
Така че защо състоянието на атмосферата се промени?
Въпреки екстремната температура на планетата, атмосферата не е достатъчно гореща, за да се изпари със скоростта, наблюдавана през 2011 г. Вместо това се смята, че изпарението се задвижва от интензивното рентгеново и изключително ултравиолетово лъчение от родителската звезда, което е около 20 пъти по-мощен от този на собственото ни Слънце. Като се има предвид също така, че HD 189733b е гигантска планета, много близо до своята звезда, тогава тя трябва да претърпи рентгенова доза 3 милиона пъти по-висока от Земята.
Тъй като рентгеновите лъчи и екстремната ултравиолетова звездна светлина нагряват атмосферата на планетата и вероятно подтикват към нейното бягство, екипът наблюдава и звездата с рентгенов телескоп на Суифт (XRT). На 7 септември 2011 г., само осем часа преди Хъбъл да бъде планиран да наблюдава транзита, Суифт следеше звездата, когато отприщи мощна светкавица. Той се изсветлява с 3,6 пъти при рентгенови лъчи, като при върховете на емисиите се появяват шипове, които вече са по-големи от слънчевите.
„Близостта на планетата до звездата означава, че е била ударена от взрив от рентгенови лъчи, десетки хиляди пъти по-силни, отколкото Земята страда дори по време на слънчева светкавица от клас X, най-силната категория“, казва съавторът Питър Уитли, физик в Университета на Уоруик в Англия.
След като отчита огромния размер на планетата, екипът отбелязва, че HD 189733b срещна около 3 милиона пъти повече рентгенови лъчи, отколкото Земята получава от слънчева светкавица на прага на клас X.
„Рентгеновите емисии са малка част от общата продукция на звездата, но тя е частта, която е достатъчно енергична, за да управлява изпарението на атмосферата“, казва съавторът Питър Уитли от Университета на Уоруик, Великобритания. „Това беше най-ярката рентгенова светкавица от HD 189733A от няколко наблюдавани до момента и изглежда много вероятно въздействието на този пламък върху планетата да доведе до изпарението, наблюдавано няколко часа по-късно с Хъбъл.“
Екипът каза още, че промените в изхода на звездата могат да означават, че тя преминава през сезонен процес, подобен на 11-годишния цикъл на слънчевите петна на Слънцето.
Екипът се надява да изясни промените, на които са станали свидетели с помощта на бъдещи наблюдения с космическия телескоп Хъмбъл и ESA XMM-Newton, но казват, че няма съмнение, че планетата е била ударена от звездна светкавица и няма как скоростта на изпаряване на атмосферата на планетата избухна.
Това изследване показва ползите от съвместните изследвания между мисиите, тъй като Суифт видя пламъка, а Хъбъл видя огромното количество газ, извадено от атмосферата на планетата. Освен това дава потенциал за бъдещи изследвания, за да се наблюдават промени както в звездата, така и в атмосферата на други светове.
Този видеоклип от Центъра за космически полети на Годард на НАСА предоставя допълнителна информация:
Надпис от водещо изображение: Представянето на този художник илюстрира изпаряването на атмосферата на HD 189733b в отговор на мощно изригване от хост звездата. Космическият телескоп „Хъбъл“ на НАСА засече изпускащите се газове и спътникът на НАСА Swift улови звездната светкавица. Кредит: Центърът за космически полети на Годард от НАСА.
Надпис на второ изображение: Ултравиолетовият / оптичният телескоп на Swift засне този изглед на звездата на HD 189733b на 14 септември 2011 г. Изображението е с дължина 6 дъги. Кредит: НАСА / Суифт / Стефан Имлер
