A HAT-P-11b menekülő légkörének feltárása

A csillagokhoz közeli bolygók légköre feszült létezést él. A Hubble űrteleszkóp új megfigyelései azt mutatják, hogy egy Neptunusz-szerű exoplanetus légköre elromlik.

A művész benyomása az exoplanet HAT-P-11b-ből és a gazdasztárból.
Harvard Asztrofizikai Központ / D. Aguilar

Párolgás a munkahelyen

A gazdacsillag körül szorosan keringő kis bolygók két fő populációba esnek:

  1. azok, amelyeknek a sugara kevesebb, mint 1, 5 Föld sugara, elsősorban sziklás magnak tekinthetők, kevés atmoszférával, vagy kevés atmoszférával, és
  2. azok, akiknek a sugara meghaladja a 2 Föld sugarat, úgy gondolják, hogy megtartják hidrogén- és hélium-atmoszférájuk egy részét.

Mi okozza a különbséget e két populáció között? Úgy gondoljuk, hogy az összes közeli egzotikus bolygót a fogadó csillagok energetikai sugárzása veszi körül. Ez a sugárzás elpusztíthatja az ősidők légkörét, és a legkisebb bolygók esetében ez csak sziklás magjait hagyja hátra.

Mivel megértjük ennek a foto evaporációnak a részletes fizikáját, hasznos lenne közvetlenül megfigyelni egy bolygó atmoszféráját, amely így menekülne. Egy új tanulmányban Megan Mansfield (a Chicagói Egyetem) tudósa és munkatársai éppen ezt mutatják: a HAT-P-11b exoplanet menekülő légkörének megfigyeléseit.

Meleg Neptun megfigyelései

A művész a WASP-107b-t szemlélteti, amely az első bolygó, amelyre a Hubble felfedezte a héliumot, amely elmenekült a légköréből.
ESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser

A HAT-P-11b egy Neptunusz méretű exoplanet, amely a csillagához nagyon közel kering, egy olyan rendszerben, amely körülbelül 120 fényévnyire van a Földtől. A Hubble felhasználásával Mansfield és munkatársai felfedezték a HAT-P-11b atmoszférájából távozó hélium finom aláírását - ez egy második bolygó, amelyre a Hubble felfedezte ezt az aláírást (az első WASP 107-b volt), és egy csak egy maroknyi bolygóról, amelyekre a légköri menekülés jeleit láttuk.

Ha ezeket a megfigyeléseket modellekkel hasonlítják össze, Mansfield és munkatársai úgy becsülik, hogy a HAT-P-11b tömege körülbelül 10 9 μg / s sebességgel csökken. Ez a ráta, bár magas, továbbra is elég alacsony, hogy a bolygó tömegének csak néhány százalékát veszítette el története során, nagy mennyiségű összetételét nagyrészt változatlanul hagyva. Ez összhangban áll azzal, amit elvárhatnánk egy méretű bolygón: mivel nagyobb, mint 2 Föld sugara, meg kell őriznie hidrogén- és hélium-atmoszférájának egy részét.

Új megközelítés

A HAT-P-11b szűk sávú spektruma (kék és szürke pontok) a hidrodinamikai menekülés három egydimenziós modelljéhez képest (piros, zöld és narancssárga vonal).
Mansfield et al. 2018

Miért fontosak ezek a menekülő hélium-észlelések? Az ilyen megfigyelések új módszert jelentenek az exoplanet légkörének feltárására! A HAT-P-11b-ből kimutatott hélium-szignált régóta elméletként használják a menekülő légkör tanulmányozására, ám addig, amíg Hubble nemrégiben megfigyeli a héliumot a WASP 107-b légkörében, ennek a megközelítésnek a lehetőségei maradtak kihasználatlanok.

Most két bolygót figyeltünk meg ezzel a konkrét jelzéssel, és a HAT-P-11b jelét a Spanyolországban a CARMENES eszköz is megerősítette, jelezve, hogy először ugyanazt a fényporlasztási jelet észlelte mindkét föld és űr alapú létesítmények.

A jövőbeli megfigyelések, például ezek a meglévő műszerekből és a közelgő obszervatóriumokból, mint például a James Webb űrteleszkóp remélhetőleg továbbra is megvilágítják, hogy a légkör miként párolognak a kis, közeli exoplanetekből.

Idézet

A hélium meghatározása az exo-Neptunusz légkörében HAT-P-11b, Megan Mansfield és mtsai. 2018 ApJL 868 L34. doi: 10.3847 / 2041-8213 / aaf166


Ez a bejegyzés eredetileg a Nova-n jelent meg, amely kiemeli az Amerikai Csillagászati ​​Társaság folyóirainak kutatási eredményeit.