Om du ställer in en stor svart sten utanför i solen i några timmar, gå och röra vid den, skulle du förvänta dig att den varmaste delen av berget är den som vänd mot solen, eller hur? Tja, när det gäller exoplaneter kommer dina förväntningar att trotsas. En ny analys av ett väl studerat exoplanetärt system avslöjar att en av planeterna - som inte är en stor svart sten, men en Jupiter-liknande boll av gas - har sin varmaste del mittemot sin stjärna.
Systemet för Upsilon Andromedae, som ligger 44 ljusår bort från jorden i stjärnbilden Andromeda, är ett mycket studerat planetsystem som går runt en stjärna lite mer massivt och lite varmare än vår sol.
Den närmaste planeten till stjärnan, upsilon Andromeda b, var den första exoplaneten som fick sin temperatur av Spitzer Space Telescope. Som vi rapporterade tillbaka 2006, ansågs upsilon Andromeda b vara tidigt låst till stjärnan och visa motsvarande temperaturförändringar vid den gick runt värdstjärnan. Det är, när det gick bakom stjärnan ur vårt perspektiv, var ansiktet varmare än när det var framför stjärnan ur vårt perspektiv. Enkelt nog, eller hur? Dessa ursprungliga resultat publicerades i en artikel i Vetenskap den 27 oktober 2006, tillgänglig här.
Som det visar sig är detta temperaturförändringsscenario inte fallet. UCLA-professor i fysik och astronomi Brad Hansen, som är medförfattare på både 2006 års uppdatering och uppdaterade resultat, förklarar, ”Den ursprungliga rapporten baserades på bara några timmars data, tagna tidigt i uppdraget, för att se om sådan en mätning var till och med möjlig (det är nära gränsen för instrumentets förväntade prestanda). Eftersom observationerna antydde att det var möjligt att upptäcka fick vi en större tid att göra det mer detaljerat. ”
Observationer av upsilon Andromedae b gjordes med Spitzer igen i februari 2009. När astronomerna kunde studera planeten mer, upptäckte de något konstigt - precis hur varm planeten var när den passerade framför stjärnan ur vårt perspektiv var mycket varmare än när det passerade bakom, precis motsatsen till vad man kan förvänta sig, och motsatt av resultaten de ursprungligen publicerade. Här är en länk till en animering som hjälper till att förklara denna konstiga funktion på planeten.
Vad astronomerna upptäckte - och ännu inte har förklarat fullt ut - är att det finns en "varm plats" ungefär 80 grader motsatt av planetens ansikte som är riktad mot stjärnan. Med andra ord, den värmaste platsen på planeten är inte på den sida av planeten som får mest strålning från stjärnan.
Detta i sig är inte en nyhet. Hansen sade: ”Det finns flera exoplaneter som observerats med varma fläckar, inklusive några vars fläckar flyttas relativt platsen mot stjärnan (ett exempel är det mycket väl studerade systemet HD189733b). Den viktigaste skillnaden i detta fall är att skiftet vi observerar är den största kända. ”
Upsilon Andromedae b passerar inte framför sin stjärna från vår utsiktspunkt på jorden. Dess omloppsbana är lutande med cirka 30 grader, så det verkar passera "under" stjärnan när den kommer runt framsidan. Detta innebär att astronomer inte kan använda transiteringsmetoden för exoplanetärstudier för att få ett handtag på dess bana, utan snarare mäta bogserbåten som planeten utövar på stjärnan. Det har fastställts att upsilon Andromedae b går runt varje 4,6 dag, har en massa på 0,69 som Jupiter och är cirka 1,3 Jupiterradier i diameter. För att få en bättre uppfattning om hela systemet med upsilon Andromedae, se den här historien vi körde tidigare i år.
Så vad, exakt, kan orsaka denna bisarr placerade varma plats på planeten? Pappersförfattarna föreslår att ekvatoriala vindar - precis som på Jupiter - skulle kunna överföra värme runt planeten.
Hansen förklarade, ”Vid den substjärniga punkten (den som är närmast stjärnan) är strålningsmängden som absorberas från stjärnan högst, så gasen där värms upp mer. Det kommer därför att ha en tendens att flyta bort från den heta regionen mot kalla regioner. Detta i kombination med rotation ger gasflödet på planeten en "handelsvind" -liknande struktur ... Den stora osäkerheten är hur energin så småningom sprids. Det faktum att vi observerar en het plats på ungefär 90 grader tyder på att detta inträffar någonstans nära "terminatorn" (dagen / nattkanten). På något sätt strömmar vindarna runt från den understjärniga punkten och försvinner sedan när de närmar sig nattsidan. Vi spekulerar i att detta kan komma från bildandet av någon form av chockfront. ”
Hansen sa att de är osäkra på hur stor den här varma platsen är. ”Vi har bara ett mycket grovt mått på detta, så vi har modellerat som i princip två halvkuglar - en varmare än den andra. Man kan göra platsen mindre och göra den motsvarande varmare och du skulle få samma effekt. Så man kan byta ut spotstorlek kontra temperaturkontrast medan man fortfarande matchar observationerna. ”
Den senaste artikeln, som är författad av medlemmar från Förenta staterna och Storbritannien, kommer att visas i EU Astrophysical Journal. Om du vill gå ut och se stjärnuppsvingningen Andromedae, här är ett stjärnkarta.
Källa: JPL Pressmeddelande, Arxiv här och här, e-intervju med professor Brad Hansen.
