Открития на слънчева планета избухват през последните години. Всъщност от 1 август 2017 г. астрономите са идентифицирали 3 639 екзопланети в 2729 планетарни системи и 612 множество планетарни системи. И макар по-голямата част от тях да са открити от Kepler - който е открил общо 5,017 кандидати и потвърди съществуването на 2494 екзопланети от 2009 г. насам, други инструменти също играят важна роля в тези открития.
Това включва космическия телескоп Хъбъл, който през последните години е посветен на откриването на атмосферата около далечни планети. Съвсем наскоро той беше използван в проучване, което даде най-силните доказателства до момента за съществуването на стратосфера - слой от атмосфера, в който температурата се увеличава с надморска височина - около газов гигант, разположен на около 900 светлинни години от нашата Слънчева система.
Изследването, озаглавено „Ултрахотна газова гигантска екзопланета със стратосфера“, наскоро се появи в списанието Nature. Воден от Томас Евънс, научен сътрудник от групата по астрофизика в Университета в Ексетер, екипът разчита на данни, предоставени от космическия телескоп Хъбъл на НАСА за изследване на планета, известна като WASP-121b, газов гигант, който обикаля около жълто-бяла звезда, е малко по-голям от нашия.
Самата планета има приблизително 1,2 пъти по-голяма от масата на Юпитер, има радиус, който е около 1,9 пъти по-голям от този на Юпитер, и има орбитален период от само 1,3 дни. Това се дължи на непосредствената му близост до слънцето, което го прави особено „горещ Юпитер“. В действителност, ако тази екзопланета беше по-близо до нейната звезда, се смята, че гравитацията на WASP-121 щеше да започне да я разкъсва.
Именно тази непосредствена близост е супер загряващата атмосферата на планетата, водейки температури до 2500 ° C (4600 ° F). Както Марк Марли, изследовател от изследователския център на Еймс на НАСА и съавтор на проучването, посочи в съобщение за пресата на НАСА:
„Този резултат е вълнуващ, защото показва, че обща черта на повечето от атмосферите в нашата Слънчева система - топла стратосфера - също може да се намери в атмосферата на екзопланета. Вече можем да сравним процесите в атмосферата на екзопланета със същите процеси, които се случват при различни групи условия в нашата собствена слънчева система. "
Докато Хъбъл е открил възможни признаци на стратосфери около WASP-33b и други горещи юпитери в миналото, това ново проучване представя най-силните доказателства до момента за съществуването на стратосфера на екзопланета. Причината за това е свързана със спектрографските данни, получени от Хъбъл от атмосферата на WASP-121b, които показват наличието на водна пара - което е първо, що се отнася до горещия Юпитер.
Както обясни Том Еванс - също научен сътрудник в Университета в Ексетер и водещ автор на статията, тези открития потвърждават нещо, за което астрономите подозират от известно време. „Теоретичните модели предполагат, че стратосферите могат да дефинират отделен клас ултра горещи планети с важни последици за тяхната атмосферна физика и химия“, каза той. „Нашите наблюдения подкрепят тази картина.“
За да изучат стратосферата на WASP-121b, екипът разчита на спектроскопични данни, събрани от Широка полева камера на Хъбъл 3. След анализиране на различните дължини на вълната, които са част от светлинното втвърдяване на WASP-121b, те отбелязват, че определени дължини на вълната светят доста ярко в инфрачервената лента. Това, заключиха те, се дължи на наличието на водна пара в горната част на атмосферата на планетата.
„Излъчването на светлина от водата означава, че температурата се увеличава с височината“, казва Тифани Катария, един от съавторите на изследването от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА. „Ние сме развълнувани да проучим при какви дължини продължава това поведение при предстоящите наблюдения на Хъбъл.“
Освен че е най-убедителният случай на екзопланета със стратосфера, WASP-121b е интересен и поради това колко горещ е този горещ Юпитер. Въз основа на техните данни екипът стигна до заключението, че температурите в атмосферата се увеличават с надморската височина - определяща характеристика на стратосферата. В земната стратосфера този процес се ръководи от озон, който улавя ултравиолетовата светлина на Слънцето и повишава температурата на околните молекули.
Температурата на земната стратосфера обаче не надвишава 270 K (-3 ° C; 26.6 ° F). Когато се имат предвид други Слънчеви планети, които също имат стратосферата - като Лунния титан на Сатурн, който изпитва нагряване поради взаимодействието на слънчевата радиация, енергийните частици и метана - температурите не се променят с повече от 56 ° C (100 ° F). Но в случая на WASP-121b, температурите в стратосферата се увеличават с около 560 ° C (1000 ° F).
Дори Венера, най-горещата планета в Слънчевата система, не може да се конкурира с това! На планетата „Сестра“ на Земята температурите остават стабилни около 735 K (462 ° C; 863 ° F), което е достатъчно горещо, за да се стопи олово. Но на WASP-121b температурите достигат над четири пъти по-високи! Това означава, че атмосферата на планетата е достатъчно гореща, за да се стопи неръждаема стомана и други метали - като берилий, платина и цирконий.
В момента учените не правят какви химикали водят до това повишаване на температурата. Предложени са някои възможности, като например ванадиев оксид и титаниев оксид. Смята се, че тези съединения не са общи за кафявите джуджета (известни още като „неуспешни звезди“, които имат много общо с газовите гиганти), но и се нуждаят от възможно най-горещите температури, за да ги поддържат в газообразно състояние.
Във всеки случай този далечен газов гигант се оказа интересен казус. В бъдеще изследванията на този и други „супер горещи юпитери“ вероятно ще предизвикат и разширят нашето сегашно разбиране за това как атмосферните форми се държат във времето.
