Các nhà thiên văn cung cấp 'hướng dẫn thực địa' cho các hành tinh ngoài hành tinh được gọi là sao mộc nóng

Sao Mộc nóng - hành tinh khí khổng lồ chạy quanh các ngôi sao chủ của chúng theo quỹ đạo cực kỳ hẹp - đã trở nên ít bí ẩn hơn một chút nhờ một nghiên cứu mới kết hợp mô hình lý thuyết với các quan sát của Kính viễn vọng Không gian Hubble.

Trong khi các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào các thế giới riêng lẻ được phân loại là" Sao Mộc nóng bỏng" do sự tương đồng bề ngoài của chúng với khối khí khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta, nghiên cứu mới là nghiên cứu đầu tiên xem xét một quần thể rộng lớn hơn của các thế giới lạ. Xuất bản nămThiên văn học Tự nhiên, nghiên cứu do một nhà nghiên cứu của Đại học Arizona dẫn đầu, cung cấp cho các nhà thiên văn học" hướng dẫn thực địa" cho các sao Mộc nóng bỏng và cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự hình thành hành tinh nói chung.

Mặc dù các nhà thiên văn học nghĩ rằng chỉ có khoảng 1/10 ngôi sao lưu trữ một hành tinh ngoài hành tinh trong lớp Sao Mộc nóng, nhưng các hành tinh đặc biệt này tạo nên một phần lớn các hành tinh ngoài hành tinh được phát hiện cho đến nay, do chúng lớn hơn và sáng hơn các loại hành tinh ngoài khác, chẳng hạn như như hành tinh đá, giống Trái đất hơn hoặc hành tinh khí nhỏ hơn, mát hơn. Với kích thước từ khoảng một phần ba kích thước của sao Mộc đến 10 khối lượng của sao Mộc, tất cả các sao Mộc nóng đều quay quanh ngôi sao chủ của chúng ở một khoảng cách cực kỳ gần, thường là gần hơn nhiều so với sao Thủy, hành tinh trong cùng trong hệ mặt trời của chúng ta, đối với mặt trời. A" năm" trên một sao Mộc nóng điển hình kéo dài hàng giờ, hoặc nhiều nhất là vài ngày. Để so sánh, sao Thủy mất gần ba tháng để hoàn thành một chuyến đi quanh mặt trời.

Do quỹ đạo gần của chúng, hầu hết, nếu không phải là tất cả, sao Mộc nóng được cho là bị nhốt trong vòng tay tốc độ cao với các ngôi sao chủ của chúng, với một mặt tiếp xúc vĩnh viễn với bức xạ của ngôi sao&# 39 và mặt còn lại được che phủ trong bóng tối vĩnh viễn. Bề mặt của một Sao Mộc nóng điển hình có thể nóng tới gần 5.000 độ F, với" lạnh hơn" mẫu vật đạt tới 1.400 độ - đủ nóng để nấu chảy nhôm.

Nghiên cứu do Megan Mansfield, thành viên NASA Sagan tại Đài quan sát Steward' của Đại học Arizona, đứng đầu, đã sử dụng các quan sát được thực hiện bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble cho phép nhóm đo trực tiếp phổ phát xạ từ các Sao Mộc nóng, mặc dù thực tế là Hubble không thể' không hình ảnh trực tiếp bất kỳ hành tinh nào trong số này.

& quot; Những hệ thống này, những ngôi sao này và những sao Mộc nóng của chúng, ở quá xa để phân giải từng ngôi sao và hành tinh của nó," Mansfield nói." Tất cả những gì chúng ta có thể thấy là một điểm - nguồn sáng kết hợp của cả hai."

Mansfield và nhóm của cô đã sử dụng một phương pháp được gọi là nhật thực thứ cấp để thu thập thông tin từ các quan sát cho phép họ nhìn sâu vào các hành tinh' khí quyển và hiểu rõ hơn về cấu trúc và cấu tạo hóa học của chúng. Kỹ thuật này liên quan đến việc quan sát lặp đi lặp lại cùng một hệ thống, bắt hành tinh ở nhiều vị trí khác nhau trong quỹ đạo của nó, kể cả khi nó lặn xuống sau ngôi sao.

& quot; Về cơ bản, chúng tôi đo ánh sáng kết hợp đến từ ngôi sao và hành tinh của nó và so sánh phép đo đó với những gì chúng tôi thấy khi hành tinh bị ẩn sau ngôi sao của nó," Mansfield nói." Điều này cho phép chúng tôi trừ đi phần đóng góp của ngôi sao&# 39 và cô lập ánh sáng do hành tinh phát ra, mặc dù chúng tôi không thể' không thể nhìn thấy nó trực tiếp."

Dữ liệu về nhật thực đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu cái nhìn sâu sắc về cấu trúc nhiệt của bầu khí quyển của các sao Mộc nóng và cho phép họ xây dựng các cấu hình nhiệt độ và áp suất riêng cho từng loại. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phân tích ánh sáng cận hồng ngoại, một dải có bước sóng nằm ngoài phạm vi mà con người có thể nhìn thấy, đến từ mỗi hệ sao Mộc nóng cho cái gọi là các đặc điểm hấp thụ. Bởi vì mỗi phân tử hoặc nguyên tử có cấu hình hấp thụ cụ thể của riêng nó, giống như dấu vân tay, việc xem xét các bước sóng khác nhau cho phép các nhà nghiên cứu thu được thông tin về cấu tạo hóa học của các sao Mộc nóng. Ví dụ: nếu nước có trong bầu khí quyển của hành tinh', nó sẽ hấp thụ ánh sáng ở 1,4 micron, nằm trong dải bước sóng mà Hubble có thể nhìn thấy rất rõ.

& quot; Theo một cách nào đó, chúng tôi sử dụng các phân tử để quét qua bầu khí quyển trên các sao Mộc nóng này," Mansfield nói." Chúng ta có thể sử dụng quang phổ mà chúng ta quan sát được để lấy thông tin về cấu tạo của khí quyển và chúng ta cũng có thể nhận được thông tin về cấu trúc của khí quyển trông như thế nào."

Nhóm nghiên cứu đã tiến thêm một bước nữa bằng cách định lượng dữ liệu quan sát và so sánh nó với các mô hình của các quá trình vật lý được cho là đang hoạt động trong khí quyển của các sao Mộc nóng. Hai tập hợp rất phù hợp, xác nhận rằng nhiều dự đoán về các hành tinh' Theo Mansfield, bản chất dựa trên lý thuyết dường như là đúng, người nói rằng những phát hiện này là" thú vị bởi vì chúng là bất cứ điều gì nhưng được đảm bảo."

Kết quả cho thấy rằng tất cả các sao Mộc nóng, không chỉ 19 trong nghiên cứu, có khả năng chứa các bộ phân tử tương tự, như nước và carbon monoxide, cùng với một lượng nhỏ hơn các phân tử khác. Sự khác biệt giữa các hành tinh riêng lẻ chủ yếu là do số lượng tương đối khác nhau của các phân tử này. Các phát hiện cũng cho thấy rằng các đặc điểm hấp thụ nước quan sát được thay đổi một chút từ sao Mộc nóng này sang sao Mộc nóng tiếp theo.

& quot; Tổng hợp lại, kết quả của chúng tôi cho chúng ta biết có nhiều khả năng chúng ta có các mục hình ảnh lớn được tìm ra đang diễn ra trong quá trình hóa học của các hành tinh này," Mansfield nói." Đồng thời, mỗi hành tinh có cấu tạo hóa học riêng và điều đó cũng ảnh hưởng đến những gì chúng ta thấy trong các quan sát của mình."

Theo các tác giả, các kết quả có thể được sử dụng để hướng dẫn kỳ vọng về những gì các nhà thiên văn có thể nhìn thấy khi nhìn vào một Sao Mộc nóng chưa được nghiên cứu trước đây. Việc ra mắt kính viễn vọng hàng đầu của NASA' Kính viễn vọng Không gian James Webb, dự kiến ​​vào ngày 18 tháng 12, đã khiến những người săn ngoại hành tinh phấn khích vì Webb có thể nhìn thấy trong phạm vi rộng hơn của ánh sáng hồng ngoại và sẽ cho phép nhiều hơn nữa cái nhìn chi tiết về các hành tinh ngoài hành tinh, bao gồm cả các Sao Mộc nóng.

& quot; Có rất nhiều điều mà chúng ta vẫn chưa' không biết về cách các hành tinh hình thành nói chung, và một trong những cách chúng ta cố gắng hiểu điều đó có thể xảy ra như thế nào là nhìn vào bầu khí quyển của những Người máy tính và tìm ra cách chúng đến được vị trí của chúng," Mansfield nói." Với dữ liệu Hubble, chúng ta có thể xem xét các xu hướng bằng cách nghiên cứu sự hấp thụ nước, nhưng khi chúng ta nói về thành phần của khí quyển nói chung, có nhiều phân tử quan trọng khác mà bạn muốn xem xét, chẳng hạn như carbon monoxide và carbon dioxide, và JWST cũng sẽ cho chúng ta cơ hội quan sát thực tế những điều đó."