Планеты-гиганты в нашей Солнечной системе и объезжая другие звезды экзотические облака в отличие от всего на Земле, а газовые гиганты вращаются близко к своим звездам-так называемые горячие Юпитеры — похвастаться самым экстремальным.
Группа астрономов из США, Канады и Великобритании разработали модель, которая предсказывает, что из многих видов предлагаемой облака, от сапфира до задымленный метана дымка, рассчитывать на горячие Юпитеры различных температурах, вплоть до нескольких тысяч градусов Кельвина.
Удивительно, но самый распространенный вид облака, ожидается, что в широком диапазоне температур, должна состоять из жидких или твердых капель кремния и кислорода, как расплавленный кварц или оплавленный песок. На радиатор горячие Юпитеры, ниже около 950 Кельвина (1250 градусов по Фаренгейту), в небе господствовала мгла углеводородов, по существу смога.
Модель поможет астрономам изучать газов в атмосферах этих странных и отдаленных мирах, так как облака мешают измерений состава атмосферы. Это также может помочь планетологам понять атмосфер кулера планет-гигантов и их спутников, таких как Юпитер и Сатурн луны Титана в нашей собственной Солнечной системе.
«Виды облаков, которые существуют в этих горячих атмосфер вещи, которые мы даже не задумываемся, как облака в Солнечной системе», — сказал Петр Гао, постдокторант в Университете Калифорнии, Беркли, кто первый автор бумаги описывая модель, которая появилась 25 мая в журнале Nature астрономии. «Есть модели, которые предсказывают различные композиции, но смысл этого исследования было оценить, какие из этих композиций на самом деле важно, и сравнить модели на имеющихся данных, что мы имеем.»
Исследование использует бум за последние десятилетия в области изучения атмосфер экзопланет. Хотя экзопланеты слишком нереальной, чтобы быть видимым, много телескопов, в частности, космический телескоп Хаббл — это возможность сосредоточиться на звезды и захватить звездный свет, проходя через атмосферу планеты, когда они проходят перед своими звездами. Длины волн света, которые поглощаются, показали спектроскопические измерения, рассказывают астрономы, какие элементы составляют атмосферу. На сегодняшний день эта техника и кто-то нашел или прогнозные присутствии воды, метана, окиси углерода и двуокиси углерода, калия и натрия газов и, в самых горячих планет, частиц окиси алюминия, железа и титана.
Но в то время как некоторые планеты, кажется, имеют четкие атмосфер и четкие спектроскопические особенности, много облаков, которые полностью блокируют свет звезд фильтрации, предотвращая исследование газов ниже верхних слоев облаков. Составы газов может рассказать астрономам экзопланет как форма и Ли строительные блоки жизни вокруг других звезд.
«Мы нашли много облаков: некоторые виды частиц-не молекулы, а мелкие капли-которые болтаются в этих атмосфер», — сказал Гао. «Мы действительно не знаем, из чего они сделаны, но они загрязняют наши наблюдения, по существу, что делает его более трудным для нас, чтобы оценить состав и содержание важных молекул, как вода и метан.»
Рубиновые облака
Для объяснения этих наблюдений астрономы предложили много странных видов облаков, состоящих из оксидов алюминия, таких как корунд, материал, из рубинов и сапфиров; расплавленные соли, например хлорид калия; оксиды кремния или силикаты, как кварц, основным компонентом песка; сульфиды марганца или цинка, которые существуют как камни на Земле; и органических углеводородных соединений. Облака могут быть жидкие или твердые аэрозоли, сказал Гао.
Гао изначально адаптированные компьютерные модели, созданные для водяных облаков Земли и впоследствии продлен до облачно, возможны осадки атмосферы планет, как Юпитер, который имеет аммиака и метановыми облаками. Он расширил модель еще дальше на гораздо более высоких температурах увидеть на горячие газовые планеты-гиганты — до 2800 Кельвин, или 4600 градусов по Фаренгейту (2 500 градусов по Цельсию) — и элементов, способных конденсироваться в облака при этих температурах.
Модель учитывает как газы различных атомы или молекулы конденсируются в капельки, как эти капельки расти или испаряться и ли они могут переноситься в атмосфере ветры и восходящие потоки, или раковины из-за тяжести.
«Идея состоит в том, что те же физические принципы формирования всех видов облаков», — сказал Гао, который также смоделировали облака серной кислоты на Венере. «Что я сделал, чтобы брать эту модель, и привести его к остальной части галактики, делая его способным имитировать силикатных тучи и облака утюг и соли облака».
Затем он сравнил его предсказания имеющимся данным на 30 экзопланет из общего количества около 70 транзитных экзопланет с записаны спектры пропускания на сегодняшний день.
Модели показали, что многие экзотические облака, предложенных за эти годы трудно, поскольку энергия, необходимая для конденсации газов слишком высока. Силикатный облака конденсируются легко, однако и господствовать над до 1200 градусов Кельвина в диапазоне температур: от 900 до 2 000 градусов по Кельвину. Это составляет около 2000 градусов по Фаренгейту.
Согласно модели, в горячих средах, окиси алюминия и окиси титана конденсируются в облака высокого уровня. В экзопланеты с охладителем атмосферы, эти облака образуют глубже в планету и затмеваются более силикатных облака. Даже круче экзопланет, эти силикатные облака также форма глубже в атмосфере, оставляя четкой верхней границы атмосферы. При еще более низких температурах, ультрафиолетовый свет от экзопланеты звезда преобразует органические молекулы, как метан в чрезвычайно длинных углеводородных цепей, образующих высокого уровня сродни дымке смога. Этот туман может скрыть нижележащий соли облака калия или хлорида натрия.
Для тех астрономов, ищущих безоблачной планете с большей легкостью изучать газов в атмосфере, Гао предложил сосредоточиться на планетах примерно между 900 и 1400 Кельвина, или тех, кто жарче, чем около 2200 градусов Кельвина.
«Присутствие облаков оценивается в несколько атмосфер экзопланет, но когда мы смотрим коллективно на большой выборке, что мы можем выбрать, кроме физики и химии в атмосферах этих миров,»-сказал соавтор исследования Анна биография астрофизик из университета Бристоля в Великобритании «доминирующей облако вид как песок-это по сути песок-и это будет очень захватывающе для измерения спектральных сигнатур облака сами впервые с предстоящим Джеймс Уэбб космического телескопа (помощью).»
Будущие наблюдения, подобные тем, с помощью НАСА, который планируется вывести на орбиту в течение нескольких лет, должны быть в состоянии подтвердить эти прогнозы и, возможно, пролить свет на скрытые слои облаков, планет ближе к дому. Гао Хучэн подчеркнул, что подобные экзотические облака могут существовать на глубинах в пределах Юпитера или Сатурна, где температура близка к той, что нашли на горячих Юпитеров.
«Потому что есть тысячи экзопланет против только одному Юпитеру, мы можем изучать их куча и увидеть, что в среднем это и как это сравнивается с Юпитера», — сказал Гао.
Он и его коллеги планируют проверить модель на соответствие наблюдательных данных из других экзопланет, а также из коричневых карликов, которые в основном газовые планеты-гиганты настолько массовым, что они почти звезды. Они тоже были облака.
«При изучении атмосфер планет в Солнечной системе, мы, как правило, имеют контекст изображения. У нас нет такой удачи с экзопланетами. Они всего лишь точки или тени», — сказал Джонатан Fortney из Калифорнийского университета в Санта-Крус. «Это огромная потеря информации. Но что мы должны сделать для этого гораздо больше размер выборки. И это позволяет нам смотреть на тенденции-вот, и эта тенденция в облачность — с планетарной температуры, что-то, что у нас нет такой роскоши в нашей Солнечной системе.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!