Eksoplanetaali HD 189733b on havaittu sen jälkeen vuonna 2005, koska se on kooltaan, kompakti kiertoradallaan, maapallon läheisyydestä ja houkuttelevasta sinitaivas-ilmakehästä johtuen yksi eniten havaittuja aurinko planeettoja. Mutta Hubble-avaruusteleskooppia ja Swift-teleskooppia käyttävät tähtitieteilijät ovat nähneet dramaattisia muutoksia planeetan ylemmässä ilmakehässä sen vanhemman aiheuttaman väkivaltaisen leimahduksen seurauksena, joka upposi planeettaa voimakkaalla röntgensäteilyllä. Tutkijoiden mukaan kyky seurata toimintaa antaa houkuttelevan välähdyksen muuttuvasta ilmastosta ja säästä aurinkokunnan ulkopuolella olevilla planeetoilla.
Vaikka HD 189733b: llä on sininen taivas kuin Earth, se on yksi monista "kuumista Jupitereista", jotka eksoplanetaalien metsästäjät ovat helpoimmin löytäneet: valtavia kaasuplaneettoja, jotka kiertävät äärimmäisen lähellä tähttään. HD 189733 on erittäin lähellä tähtiä, nimeltään HD 189733A, vain kolmaskymmenesosa maapallon etäisyydestä auringosta, piiskaten tähden ympärillä 2,2 päivässä. Lisäksi järjestelmä on vain 63 valovuoden päässä, niin lähellä, että sen tähti näkyy kiikareilla lähellä kuuluisaa käsipainoa.
Vaikka sen tähti on hiukan pienempi ja viileämpi kuin aurinko, tämä tekee planeetan ilmastosta poikkeuksellisen kuuman, yli 1000 celsiusastetta, ja yläkehän ilmakehää pahoittelee energinen äärimmäinen ultravioletti- ja röntgensäteily.
Vaikka HD 189733b: n ilmapiirin ei ajateltu haihtuvan (kuten vastaavanlainen eksoplaneetta, nimeltään Osiris tai HD 209458b), astronomit tiesivät potentiaalin olevan olemassa. Ilmakehän kaasut ulottuvat paljon planeetan "pinnan" ulkopuolelle, jolloin tähtivalo pääsee läpi, ja aikaisemmissa havainnoissa tähtitieteilijät pystyivät saamaan katsauksen siihen, mitkä kemialliset yhdisteet ympäröivät HD 189733b: tä. Tämän analyysin perusteella tutkijat päättelivät, että vettä ja metaania sisältyy ilmakehään; ja myöhemmin Spitzer-avaruusteleskooppi jopa kartoitti lämpötilan jakautumisen ympäri maailmaa. Lisätutkimus osoitti, että HD 189733b: n yläilmakehässä on ohut hiukkaskerros, jolloin muodostuu ohuita heijastavia pilviä.
Tähtitieteilijä Alain Lecavelier des Etangs Ranskan Pariisin astrofysiikan instituutista johti Hubble-tekniikkaa käyttävää ryhmää tarkkailemaan tämän planeetan ilmapiiriä kahden ajanjakson aikana vuoden 2010 alkupuolella ja vuoden 2011 lopulla, kun se oli siluettoituna sen vanhempaa tähteä vastaan. Vaikka taustavalaistu tällä tavoin, planeetan ilmapiiri painaa kemiallisen allekirjoituksensa tähtivaloon, jolloin tähtitieteilijät voivat purkaa mitä tapahtuu vaakoissa, jotka ovat liian pieniä kuvan suoraan kuvaamiseksi. He toivoivat havaitsevansa ilmakehän haihtuvan, mutta olivat pettyneitä vuonna 2010.
"Ensimmäiset havainnot olivat todella pettymys", Lecavelier sanoi, "koska ne eivät osoittaneet mitään jälkeä planeetan ilmapiiristä. Ymmärsimme, että olimme pystyneet tekemään jotain mielenkiintoisempaa, kun toinen havaintojoukko tuli sisään. ”
Ryhmän vuonna 2011 suorittamat seurantahavainnot osoittivat dramaattisia muutoksia, joissa oli selviä merkkejä siitä, että planeetalta puhallettiin kaasumaastoa nopeudella vähintään 1000 tonnia sekunnissa, nopeudella 300 000 mph, mikä antoi planeetalle komeettamainen ulkonäkö.
"Emme ole vain vahvistaneet, että joidenkin planeettojen ilmapiirit haihtuvat", Lecavelier sanoi, "Olimme seuranneet, että höyrystyvän ilmakehän fyysiset olosuhteet vaihtelevat ajan myötä. Kukaan ei ollut tehnyt sitä ennen. ”
Joten miksi ilmakehän tila muuttui?
Huolimatta planeetan äärimmäisestä lämpötilasta, ilmapiiri ei ole tarpeeksi kuuma haihtuakseen vuonna 2011 nähtyllä nopeudella. Sen sijaan haihtumisen ajatellaan johtavan vanhemman tähden voimakkaasta röntgen- ja ultravioletti säteilystä, joka on noin 20 kertaa voimakkaampi kuin oman aurinkomme. Kun otetaan huomioon myös se, että HD 189733b on jättiläinen planeetta lähellä tähtiä, niin sen on kärsittävä röntgenannosta 3 miljoonaa kertaa suurempi kuin maapallolla.
Koska röntgensäteet ja äärimmäinen ultravioletti tähtivalo kuumentavat planeetan ilmapiiriä ja todennäköisesti ajavat sen pakenemista, joukkue tarkkaili tähtiä myös Swiftin röntgenteleskoopilla (XRT). 7. syyskuuta 2011, vain kahdeksan tuntia ennen Hubblen oli määrä seurata kauttakulkua, Swift tarkkaili tähtiä, kun se vapautti voimakkaan soihdun. Se kirkastui 3,6 kertaa röntgenkuvissa, piikki, joka esiintyi huippupäästötasoilla, jotka olivat jo suurempia kuin aurinko.
"Maapallon lähellä tähtiä tarkoitetaan sitä, että siihen kohdistui kymmeniä tuhansia kertoja voimakkaampi röntgensäde, joka maapallolla kärsii, jopa X-luokan aurinkoleimahduksen aikana, joka on voimakkain luokka", sanoi kirjoittaja Peter Wheatley. fyysikko Warwickin yliopistossa Englannissa.
Tutkittuaan planeetan valtavan koon, joukkue toteaa, että HD 189733b havaitsi noin 3 miljoonaa kertaa niin monta röntgensätettä kuin maapallo vastaanottaa X-luokan kynnyksellä olevasta aurinkosähköstä.
"Röntgenpäästöt ovat pieni osa tähden kokonaistuotannosta, mutta se on se osa, että se on riittävän energinen ohjaamaan ilmakehän haihtumista", sanoi kirjoittaja Peter Wheatley Warwickin yliopistosta Isossa-Britanniassa. "Tämä oli useiden tähän mennessä havaittujen HD 189733A: n kirkkain röntgenkuvaus, ja näyttää erittäin todennäköiseltä, että tämän leimahduksen vaikutus planeettaan ajoi muutama tunti myöhemmin havaittua Habblen haihtumista."
Ryhmä sanoi myös, että tähtituotannon muutokset voivat tarkoittaa, että se käy läpi kausiluonteisen prosessin, joka on samanlainen kuin Auringon 11-vuotisen aurinkopistejakson ajan.
Ryhmä toivoo selventävänsä muutoksia, joita he ovat havainneet tulevien havaintojen avulla Hubblen ja ESAn XMM-Newton-röntgensäde-teleskoopin avulla, mutta sanovat, että ei ole epäilystäkään siitä, että planeetta osui tähtien leimahdukseen, eikä epäilystäkään siitä, että planeetan haihtumisnopeus planeetan ilmapiiri ampui.
Tämä tutkimus osoittaa operaatioiden välisen yhteistyötutkimuksen edut, kun Swift näki leimahduksen ja Hubble näki valtavan määrän kaasua, joka oli irrotettu planeetan ilmakehästä. Se antaa myös potentiaalin tulevalle tutkimukselle, tarkkailla muutoksia sekä tähti- että ilmakehän muissa maailmoissa.
Tämä video NASAn Goddard-avaruuslentokeskuksesta tarjoaa lisätietoja:
Lyijykuvateksti: Tämän taiteilijan renderointi kuvaa HD 189733b -ilmapiirin haihtumista vasteena isäntähden voimakkaaseen purkaukseen. NASA: n Hubble-avaruusteleskooppi havaitsi pakenevat kaasut ja NASA: n Swift-satelliitti sai kiinni tähtien leimahduksen. Luotto: NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus.
Toinen kuvan kuvateksti: Swiftin ultravioletti- / optinen teleskooppi otti tämän kuvan HD 189733b-tähdestä 14. syyskuuta 2011. Kuva on 6 kaariminuutin poikki. Luotto: NASA / Swift / Stefan Immler
