HD 189733 b - HD 189733 b

HD 189733 b
Porovnání velikostí - Jupiter a HD 189733 b.png
Porovnání velikostí Jupitera s HD 189733 b.
Objev
Objevil Bouchy a kol.
Discovery site Observatoř Haute-Provence
Datum objevu 5. října 2005
Transit Dopplerova spektroskopie
Orbitální charakteristiky
Apastron 0,03102 AU (4 641 000 km)
Periastron 0,03096 AU (4632000 km)
0,03099 ± 0,0006 AU (4 636 000 ± 90 000 km)
Excentricita 0,0010 ± 0,0002
2,2185733 ± 0,00002 d
53,245759 h
152,5
Sklon 85,76 ± 0,29
Semi-amplituda 205 ± 6
Hvězda HD 189733
Fyzikální vlastnosti
Střední poloměr
1,138 ± 0,027 R J
Hmotnost 1,162+0,058
--0,039
M J
21,2  m/s 2 (70  ft/s 2 )
Albedo 0,40 ± 0,12 (290–450 nm)
<0,12 (450–570 nm)
Teplota 1117 ± 42 K.

HD 189733 b je exoplaneta přibližně 64,5 světelných let od Sluneční soustavy v souhvězdí z Vulpecula . Planeta byla objevena na oběžné dráze kolem hvězdy HD 189733 5. října 2005, kdy astronomové ve Francii pozorovali planetu procházející přes její tvář. S hmotností o 16,2% vyšší než Jupiter a poloměrem 13,8% obíhá HD 189733 b kolem své hostitelské hvězdy jednou za 2,2 dne při oběžné rychlosti 152,5 km za sekundu (341 000 mph), což z něj činí horký Jupiter se špatnými vyhlídkami pro mimozemský život .
HD 189733 b, který je nejbližším tranzitujícím horkým Jupiterem k Zemi, je předmětem rozsáhlého atmosférického zkoumání. Atmosféra HD 189733b byla rozsáhle studována pomocí nástrojů s vysokým a nízkým rozlišením, a to ze země i z vesmíru. HD 189733 b byla první extrasolární planeta, pro kterou byla zkonstruována tepelná mapa , která může být detekována pomocí polarimetrie , aby byla určena její celková barva (tmavě modrá), aby byl detekován tranzit v rentgenovém spektru a obsahoval oxid uhličitý detekován v jeho atmosféře.

V červenci 2014 NASA oznámila nalezení velmi suché atmosféry na třech exoplanetách (HD 189733b, HD 209458b , WASP-12b ) obíhajících kolem hvězd podobných Slunci.

Detekce a objevování

Tranzitní a dopplerovská spektroskopie

Infračervené spektrum HD 189733 b.
Globální teplotní mapa HD 189733 b.
Modrá barva planety byla odhalena pomocí polarimetrie.

6. října 2005 oznámil tým astronomů objev tranzitující planety HD 189733 b. Planeta byla poté detekována pomocí Dopplerovy spektroskopie . Měření radiální rychlosti v reálném čase detekovalo Rossiterův-McLaughlinův efekt způsobený planetou procházející před její hvězdou, než fotometrická měření potvrdila, že planeta prochází. V roce 2006 oznámil tým vedený Drakem Demingem detekci silné infračervené tepelné emise z tranzitní planety exoplanety HD 189733 b, a to měřením poklesu toku (snížení celkového světla) během jeho prominentního sekundárního zatmění (když planeta přechází za hvězdou) .

Hmotnost planety se odhaduje o 13% větší než u Jupitera , přičemž planeta absolvuje oběžnou dráhu kolem své hostitelské hvězdy každých 2,2 dne a rychlost oběžné dráhy 152,5 kilometru za sekundu (341 000 mph).

Infračervené spektrum

21. února 2007 zveřejnila NASA zprávu, že Spitzerův vesmírný teleskop změřil podrobná spektra z HD 189733 ba HD 209458 b . Vydání přišlo současně s veřejným vydáním nového čísla Nature, které obsahovalo první publikaci o spektroskopickém pozorování druhé exoplanety, HD 209458 b. Článek byl předložen a publikován Astrophysical Journal Letters . Spektroskopická pozorování HD 189733 b vedl Carl Grillmair z NASA Spitzer Science Center .

Viditelná barva

V roce 2008 se zdálo, že tým astrofyziků detekoval a monitoroval viditelné světlo planety pomocí polarimetrie , což by byl první takový úspěch. Tento výsledek se zdá být potvrzen a upřesněn stejným týmem v roce 2011. Zjistili, že planetové albedo je v modrém světle výrazně větší než v červeném, pravděpodobně kvůli Rayleighovu rozptylu a molekulární absorpci v červeném. V roce 2013 byla následně potvrzena modrá barva planety, což by z HD 189733 udělalo první planetu, jejíž celková barva byla určena dvěma různými technikami. Tato měření v polarizovaném světle byla od té doby sporná dvěma samostatnými týmy používajícími citlivější polarimetry, přičemž v nich jsou uvedeny horní hranice polarimetrického signálu.

Modravost planety může být důsledkem Rayleighova rozptylu . V polovině ledna 2008 spektrální pozorování během tranzitu planety pomocí tohoto modelu zjistilo, že pokud existuje molekulární vodík , bude mít atmosférický tlak 410 ± 30 mbar 0,1564 slunečních poloměrů. Mie aproximační model také zjistil, že v jeho atmosféře je možný kondenzát, křemičitan hořečnatý (MgSiO 3 ) s velikostí částic přibližně 10 −2 až 10 −1 μm. Při použití obou modelů by teplota planety byla mezi 1340 a 1540 K. Rayleighův efekt je potvrzen v jiných modelech a zjevným nedostatkem chladnější, zastíněné stratosféry pod její vnější atmosférou. Ve viditelné oblasti spektra lze díky jejich vysokým absorpčním průřezům zkoumat atomový sodík a draslík. Například pomocí spektrografu UVES s vysokým rozlišením na VLT byl v této atmosféře detekován sodík a byly zkoumány další fyzikální vlastnosti atmosféry, jako je teplota.

Rentgenové spektrum

V červenci 2013 NASA oznámila první pozorování tranzitu planety studovaná v rentgenovém spektru. Bylo zjištěno, že atmosféra planety blokuje třikrát více rentgenových paprsků než viditelné světlo.

Vypařování

Krátké vyprávěné video o odpařování atmosféry HD 189733 b.

V březnu 2010 tranzitní pozorování pomocí HI Lyman-alfa zjistilo, že se tato planeta odpařuje rychlostí 1-100 gigagramů za sekundu. Tato indikace byla nalezena detekcí rozšířené exosféry atomového vodíku. HD 189733 b je druhá planeta po HD 209458 b, u které bylo zjištěno odpařování atmosféry.

Fyzikální vlastnosti

Tato planeta vykazuje doposud pozorovanou jednu z největších fotometrických tranzitních hloubek (množství zablokovaného světla mateřské hvězdy) extrasolárních planet , přibližně 3%. Zdánlivá délka stoupajícího uzlu jeho oběžné dráhy je na naší obloze od severu na jih vzdálena 16 stupňů +/- 8. To a HD 209458 b byly první dvě planety, které byly přímo spektroskopicky pozorovány. Mateřské hvězdy těchto dvou planet jsou nejjasnějšími hostitelskými hvězdami procházejících planet, takže těmto planetám bude i nadále věnována největší pozornost astronomů. Jako většina horkých Jupiterů je tato planeta považována za tidally uzamčenou ke své mateřské hvězdě, což znamená, že má trvalý den a noc.

Planeta není zploštělá a nemá ani satelity s poloměrem Země větším než 0,8 ani prstencový systém, jako má Saturn.

Mezinárodní tým pod vedením Svetlany Berdyuginy z Curychské technologické univerzity pomocí švédského 60centimetrového dalekohledu KVA, který se nachází ve Španělsku, dokázal přímo vidět polarizované světlo odražené od planety. Polarizace ukazuje, že rozptylová atmosféra je podstatně větší (> 30%) než neprůhledné těleso planety pozorované během tranzitů.

Atmosféra byla zpočátku předpovídána „třídou pL“, postrádající teplotně inverzní stratosféru ; jako trpaslíci L, kterým chybí oxidy titanu a vanadu. Následná měření, testovaná na stratosférickém modelu, přinesla nepřesvědčivé výsledky. Atmosférické kondenzáty tvoří zákal 1 000 kilometrů (620 mi) nad povrchem při pohledu v infračerveném spektru. Západ slunce při pohledu z tohoto povrchu by byl červený. Signály sodíku a draslíku byly předpovězeny Tinetti 2007. Nejprve zakrytý zákalem kondenzátů byl nakonec pozorován sodík při trojnásobné koncentraci sodíkové vrstvy HD 209458 b . Draslík byl také detekován v roce 2020, i když ve výrazně menších koncentracích. HD 189733 je také první extrasolární planetou, u níž bylo potvrzeno, že má ve své atmosféře oxid uhličitý.

Mapa planety

Umělcova koncepce HD 189733 b po potvrzení 2013 o modré barvě planety Hubbleovým vesmírným teleskopem . Vzhled HD 189733 b za modrou barvou není znám.

V roce 2007 byl k mapování teplotních emisí planety použit vesmírný dalekohled Spitzer . Systém planeta+hvězda byl pozorován 33 po sobě jdoucích hodin, počínaje, když byla v dohledu pouze noční strana planety. V průběhu jedné poloviny oběžné dráhy planety se objevovalo stále více dnů. Byl objeven teplotní rozsah 973 ± 33 K až 1212 ± 11 K, což naznačuje, že absorbovaná energie z mateřské hvězdy je distribuována poměrně rovnoměrně atmosférou planety. Oblast nejvyšší teploty byla posunuta o 30 stupňů východně od subelárního bodu, jak předpovídají teoretické modely horkých Jupiterů s přihlédnutím k parametrizovanému mechanismu redistribuce ze dne na noc.

Umělecký dojem HD 189733 b ukazující rychlé odpařování atmosféry

Vědci z University of Warwick zjistili, že z denní strany na noční fouká vítr o rychlosti až 8 700 km/h (5400 mph). NASA vydala mapu jasu povrchové teploty HD 189733 b; je to vůbec první mapa extra solární planety, která kdy byla zveřejněna.

Vodní pára, kyslík a organické sloučeniny

11. července 2007 tým vedený Giovannou Tinetti zveřejnil výsledky svých pozorování pomocí Spitzerova vesmírného teleskopu a dospěl k závěru, že existují spolehlivé důkazy o významném množství vodní páry v atmosféře planety. Následná pozorování provedená pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu potvrzují přítomnost vodní páry, neutrálního kyslíku a také organické sloučeniny metanu . Později pozorování Very Large Telescope také detekovala přítomnost oxidu uhelnatého na denní straně planety. V současné době není známo, jak metan vznikl, protože vysoká teplota planety 700 ° C by měla způsobit reakci vody a metanu a nahrazení atmosféry oxidem uhelnatým. Nicméně přítomnost zhruba 0,004% objemových frakcí vodní páry v atmosféře HD 189733 b byla potvrzena emisními spektry s vysokým rozlišením pořízenými v roce 2021.

Počasí a deště roztaveného skla

„Cestovní plakát“ programu NASA Exoplanet Exploration Program pro HD 189733 b

Počasí na HD 189733b je smrtící. Vítr složený ze silikátových částic fouká rychlostí až 8 700 kilometrů za hodinu (5400 mph). Pozorování této planety také našly důkazy o tom, že horizontálně prší roztavené sklo.

Vývoj

Při tranzitu systém také jasně vykazuje Rossiterův -McLaughlinův efekt , posun ve spektrálních fotosférických čarách způsobený planetou zakrývající část rotujícího hvězdného povrchu. Vzhledem ke své vysoké hmotnosti a blízké oběžné dráze má mateřská hvězda velmi velkou poloviční amplitudu (K) , „kolísání“ v radiální rychlosti hvězdy , 205 m/s.

Efekt Rossiter – McLaughlin umožňuje měření úhlu mezi orbitální rovinou planety a rovníkovou rovinou hvězdy. Jsou dobře zarovnané, nesouosost rovná -0,5 ± 0,4 °. Analogicky s HD 149026 b byla tvorba planety mírová a pravděpodobně zahrnovala interakce s protoplanetárním diskem . Mnohem větší úhel by naznačoval násilnou souhru s jinými protoplanety.

Porovnání exoplanet „ horkého Jupitera “ (koncept umělce).

Zleva nahoře vpravo dole: WASP-12b , WASP-6b , WASP-31b , WASP-39b , HD 189733b , HAT-P-12b , WASP-17b , WASP-19b , HAT-P-1b a HD 209458b .

Kontroverze interakce hvězd-planeta

V roce 2008 tým astronomů poprvé popsal, jak exoplaneta obíhající kolem HD 189733 A dosáhne určitého místa na své oběžné dráze, což způsobí zvýšené hvězdné vzplanutí . V roce 2010 jiný tým zjistil, že pokaždé, když pozorují exoplanetu v určité poloze na její oběžné dráze, detekovali také rentgenové světlice. Teoretický výzkum od roku 2000 naznačil, že exoplaneta velmi blízko hvězdy, kterou obíhá, může způsobit zvýšené vzplanutí v důsledku interakce jejich magnetických polí nebo kvůli slapovým silám . V roce 2019 astronomové analyzovali data z Arecibo Observatory , MOST a Automated Photoelectric Telescope, kromě historických pozorování hvězdy na rádiových, optických, ultrafialových a rentgenových vlnových délkách, aby prozkoumali tato tvrzení. Zjistili, že předchozí tvrzení byla přehnaná a hostitelská hvězda nedokázala zobrazit mnoho jasových a spektrálních charakteristik spojených s hvězdně se rozšiřujícími a slunečními aktivními oblastmi , včetně slunečních skvrn. Jejich statistická analýza také zjistila, že je vidět mnoho hvězdných světlic bez ohledu na polohu exoplanety, a proto vyvrací dřívější tvrzení. Magnetická pole hostitelské hvězdy a exoplanety na sebe nereagují a o tomto systému se již nevěří, že by měl „interakci hvězda-planeta“. Někteří výzkumníci také navrhli, aby HD 189733 akumuloval nebo táhl plyn z jeho obíhající exoplanety rychlostí podobnou té, která se nachází kolem mladých protostarů v hvězdných systémech T Tauri . Pozdější analýza prokázala, že od společníka „horkého Jupitera“ bylo akumulováno velmi málo plynu, pokud vůbec nějaký.

Viz také

Reference

externí odkazy

Souřadnice : Mapa oblohy 20 h 00 m 43,7133 s , +22 ° 42 ′ 39,07 ″