Klasifikace Sudarského plynového obra - Sudarsky's gas giant classification
Sudarskyho klasifikace plynných obrů za účelem předpovědi jejich vzhledu na základě jejich teploty byla načrtnuta Davidem Sudarským a jeho kolegy v článku Albedo a reflexní spektra extrasolárních obřích planet a rozšířena v Teoretických spektrech a atmosférách extrasolárních obřích planet , publikovaných dříve proběhlo úspěšné přímé nebo nepřímé pozorování atmosféry extrasolární planety. Jedná se o široký klasifikační systém s cílem vnést určitý řád do pravděpodobně bohaté palety extrasolárních plynných obřích atmosfér.
Plynové obry jsou rozděleny do pěti tříd (číslovaných římskými číslicemi ) podle jejich modelovaných fyzikálních atmosférických vlastností. Ve sluneční soustavě spadá do JAR pouze Jupiter a Saturn a oba spadají do I. třídy. Vzhled planet, které nejsou plynovými obry, nemůže Sudarský systém předvídat, například pozemské planety jako Země a Venuše nebo led obři jako Uran (14 hmotností Země) a Neptun (17 hmotností Země).
Pozadí
Vzhled extrasolárních planet je do značné míry neznámý kvůli obtížnosti přímého pozorování extrasolárních planet . Analogie s planetami ve sluneční soustavě se navíc mohou vztahovat na několik známých extrasolárních planet; protože většina z nich je zcela nepodobná žádné z našich planet, například žhavým Jupiterům .
Těla, která procházejí svou hvězdou, mohou být spektrograficky mapována, například HD 189733 b . Dále se ukázalo, že tato planeta je modrá s albedem větším (jasnějším) než 0,14. Většina takto mapovaných planet byla velká a obíhala téměř na oběžné dráze, tedy horké Jupitery.
Spekulace o vzhledu neviditelných extrasolárních planet se v současné době opírají o výpočetní modely pravděpodobné atmosféry takové planety, například o tom, jak by profil a složení atmosférické teploty a tlaku reagovaly na různé stupně slunečního záření .
Planetární třídy
Třída I: Amoniakové mraky
Plynní obři v této třídě mají vzhled, kterému dominují mraky čpavku . Tyto planety se nacházejí ve vnějších oblastech planetárního systému . Existují při teplotách nižších než asi 150 K (-120 ° C; -190 ° F). Predikované Bondovo albedo planety třídy I kolem hvězdy jako je Slunce je 0,57, ve srovnání s hodnotou 0,343 pro Jupiter a 0,342 pro Saturn . Rozpor lze částečně vysvětlit zohledněním nerovnovážných kondenzátů, jako jsou tholiny nebo fosfor , které jsou zodpovědné za barevná oblaka v atmosféře Jovian, a nejsou modelovány ve výpočtech.
Teploty pro planetu třídy I vyžadují buď chladnou hvězdu, nebo vzdálenou oběžnou dráhu. První může znamenat, že hvězda (y) jsou příliš slabé na to, aby byly viditelné, kde druhé může znamenat, že oběžné dráhy jsou tak velké, že jejich účinek je příliš jemný na to, aby byl detekovatelný, dokud se neobjeví několik pozorování úplných „let“ těchto oběžných drah (srov. Keplerova třetí zákon ). Zvýšená hmotnost superjovianů by jim usnadnila pozorování, nicméně superjovian srovnatelného věku s Jupiterem by měl více vnitřního ohřevu , což by ho mohlo posunout do vyšší třídy.
V roce 2015 mohlo být 47 Ursae Majoris c a d planetami I. třídy. Upsilon Andromedae e a 55 Cancri d mohou být také planety třídy I.
Třída II: Vodní mraky
Plynní obři třídy II jsou příliš teplí na to, aby vytvořili mraky čpavku; místo toho jsou jejich mraky tvořeny vodní párou . Tyto vlastnosti se očekávají u planet s teplotami pod 250 K (-23 ° C; -10 ° F). Vodní mraky jsou reflexnější než mraky čpavku a předpovězené Bondovo albedo planety třídy II kolem hvězdy podobné Slunci je 0,81. Přestože by mraky na takové planetě byly podobné těm na Zemi , atmosféra by stále sestávala převážně z vodíku a molekul bohatých na vodík, jako je metan .
Příklady možných planet třídy II: HD 45364 b a HD 45364 c , HD 28185 b , Gliese 876 b , Upsilon Andromedae d , 55 Cancri f , 47 Ursae Majoris b , PH2b , Kepler-90 h , HD 10180 g .
Třída III: Bez mráčku
Plynní obři s rovnovážnými teplotami mezi asi 350 K (170 ° F, 80 ° C) a 800 K (980 ° F, 530 ° C) netvoří globální oblačnost, protože jim v atmosféře chybí vhodné chemikálie k vytváření mraků. Tyto planety by vypadaly jako nevýrazné azurově modré glóby díky Rayleighovu rozptylu a absorpci metanem v jejich atmosférách, které vypadaly jako verze Uranu a Neptunu s hmotou Jovian . Kvůli nedostatku reflexní oblačné vrstvy je Bondovo albedo nízké, kolem 0,12 pro planetu třídy III kolem hvězdy podobné Slunci. Existují ve vnitřních oblastech planetárního systému, což zhruba odpovídá poloze Merkuru .
Možné planety třídy III jsou HD 37124 b , HD 18742 b , HD 178911 Bb , 55 Cancri c , Upsilon Andromedae c , Kepler-89e , COROT-9b a HD 205739 b . Nad 700 K (800 ° F, 430 ° C), sulfidy a chloridy mohou poskytovat cirrové -jako mraky.
Třída IV: Alkalické kovy
Nad 900 K (630 ° C/1160 ° F) se oxid uhelnatý stává dominantní molekulou nesoucí uhlík v atmosféře plynového obra (spíše než metanu ). Kromě toho, množství alkalických kovů , jako je například sodný podstatně zvýší, a spektrálních čar na sodíku a draslíku se předpokládá, že přední v plynu obra spektra . Tyto planety vytvářejí oblaky silikátů a železa hluboko ve své atmosféře, ale nepředpokládá se, že by to ovlivnilo jejich spektrum. Předpokládá se, že Bondovo albedo planety třídy IV kolem hvězdy podobné Slunci bude velmi nízké, na 0,03, kvůli silné absorpci alkalickými kovy. Plynové obry tříd IV a V jsou označovány jako horké Jupitery .
55 Cancri b byla uvedena jako planeta třídy IV.
HD 209458 b při 1300 K (1000 ° C) by byla další taková planeta s geometrickým albedem v mezích chyb nulovým; a v roce 2001 byla NASA svědkem transportu sodíku v atmosféře, i když méně, než se předpokládalo. Tato planeta hostí horní oblačnou palubu absorbující tolik tepla, že pod ní je relativně chladná stratosféra . Předpokládá se, že složení tohoto temného mraku je v modelech analog titanu/vanadu (někdy zkráceně „TiVO“), analogicky s červenými trpaslíky, ale jeho skutečné složení je zatím neznámé; klidně to může být podle Sudarského.
HD 189733 b , s naměřenými teplotami 920–1200 K (650–930 ° C), rovněž spadá do třídy IV. Na konci roku 2007 však byla naměřena jako tmavě modrá, s albedem přes 0,14 (pravděpodobně kvůli jasnější záři „horkého místa“). Žádná stratosféra pro ni zatím nebyla průkazně prokázána.
TrES-2b byl měřen s nejnižší albedo, a proto uveden jako třída IV.
Třída V: Silikátové mraky
Předpokládá se, že pro nejteplejší plynné obry s teplotami nad 1400 K (2100 ° F, 1100 ° C) nebo chladnějšími planetami s nižší gravitací než Jupiter budou silikátové a železné oblačné paluby ležet vysoko v atmosféře. Předpovězené Bondovo albedo planety třídy V kolem hvězdy podobné Slunci je 0,55, v důsledku odrazu od mraků. Při takových teplotách může plynný obr z tepelného záření zářit červeně, ale odražené světlo tepelné záření obecně přemůže. U hvězd s viditelnou velikostí pod 4,50 jsou tyto planety pro naše přístroje teoreticky viditelné. Mezi příklady takových planet může patřit 51 Pegasi b a Upsilon Andromedae b . HAT-P-11b a další extrasolární plynové obry nalezené teleskopem Kepler mohou být možnými planetami třídy V, jako jsou Kepler-7b , HAT-P-7b nebo Kepler-13b .
Viz také
Reference
externí odkazy
- „Za spekulacemi“ . Extrasolární vize . Citováno 2008-06-26 .
- „Planety obíhající kolem jiných hvězd“ . Harvardská univerzita . Citováno 2008-06-26 .