Hvis du sætter en stor sort klippe udenfor i solen i et par timer, så gå og rører ved den, ville du forvente, at den varmeste del af klippen er den, der vendte mod solen, ikke? Nå, når det kommer til eksoplaneter, vil dine forventninger blive trosset. En ny analyse af et godt studeret exoplanetært system afslører, at en af planeterne - som ikke er en stor sort klippe, men en Jupiter-lignende gasbold - har sin varmeste del modsat den af sin stjerne.
Systemet af Upsilon Andromedae, der ligger 44 lysår væk fra Jorden i stjernebilledet Andromeda, er et meget studeret planetsystem, der kredser rundt en stjerne lidt mere massivt og lidt varmere end vores sol.
Den nærmeste planet til stjernen, upsilon Andromeda b, var den første exoplanet, der fik sin temperatur taget af Spitzer-rumteleskopet. Som vi rapporterede tilbage i 2006, troede upsilon Andromeda b at være tidligt låst til stjernen og vise tilsvarende temperaturændringer ved det gik rundt om dets værtstjerne. Det er, da det gik bag stjernen fra vores perspektiv, var ansigtet varmere end da det var foran stjernen fra vores perspektiv. Enkelt nok, ikke? Disse originale resultater blev offentliggjort i et papir i Videnskab den 27. oktober 2006, tilgængelig her.
Som det viser sig, er dette temperaturændringsscenarie ikke tilfældet. UCLA-professor i fysik og astronomi Brad Hansen, som er medforfatter på både 2006-papiret og de opdaterede resultater, forklarer, ”Den oprindelige rapport var baseret på blot et par timers data, der blev taget tidligt i missionen for at se, om sådan en måling var endda mulig (det er tæt på grænsen for instrumentets forventede ydelse). Da observationer antydede, at det var muligt at opdage, fik vi en større mængde tid til at gøre det mere detaljeret. ”
Observationer af upsilon Andromedae b blev taget med Spitzer igen i februar 2009. Når astronomerne var i stand til at studere planeten mere, opdagede de noget underligt - lige hvor varm planeten var, da den gik foran stjernen fra vores perspektiv var meget varmere end da det gik bagpå, bare det modsatte af hvad man kunne forvente, og modsat af de resultater, de oprindeligt offentliggjorde. Her er et link til en animation, der hjælper med at forklare denne underlige funktion på planeten.
Hvad astronomerne opdagede - og endnu ikke har forklaret fuldt ud - er, at der er et "varmt sted" omkring 80 grader modsat af planetens ansigt, der er rettet mod stjernen. Med andre ord, det varmeste sted på planeten er ikke på den side af planeten, der modtager mest stråling fra stjernen.
Dette i sig selv er ikke en nyhed. Hansen sagde: ”Der er adskillige exoplaneter observeret med varme pletter, herunder nogle, hvis pletter er forskudt i forhold til stedet, der vender mod stjernen (et eksempel er det meget godt studerede system HD189733b). Den største forskel i dette tilfælde er, at det skift, vi observerer, er det største kendte. ”
Upsilon Andromedae b passerer ikke foran sin stjerne fra vores udsigtspunkt på Jorden. Dets bane hælder ca. 30 grader, så det ser ud til at passere "under" stjernen, når den kommer omkring fronten. Dette betyder, at astronomer ikke kan bruge transittmetoden til eksoplanetær undersøgelse for at få et greb om dens bane, men snarere måle slæbebåndet, som planeten udøver på stjernen. Det er blevet bestemt, at upsilon Andromedae b omløber ca. hver 4,6 dag, har en masse 0,69 som Jupiter og er ca. 1,3 Jupiterradier i diameter. For at få en bedre idé om hele systemet med upsilon Andromedae, se denne historie, vi kørte tidligere i år.
Så hvad, nøjagtigt, kan være årsag til dette bisarre placerede varme sted på planeten? Papirforfatterne antyder, at ækvatorvind - ligesom dem på Jupiter - kunne overføre varme rundt om planeten.
Hansen forklarede: ”På det understjernepunkt (det, der er tættest på stjernen), er den stråling, der absorberes fra stjernen, højest, så gassen der opvarmes mere. Det vil derfor have en tendens til at strømme væk fra den varme region mod kolde regioner. Dette kombineret med rotation vil give en "handelsvind" -lignende struktur til gasstrømmen på planeten ... Den store usikkerhed er, hvordan energien til sidst spredes. Det faktum, at vi observerer et varmt sted på ca. 90 grader antyder, at dette sker et sted i nærheden af "terminatoren" (dagen / natkanten). På en eller anden måde flyder vinden rundt fra det sub-stjernede punkt og spreder sig, når de nærmer sig nattsiden. Vi spekulerer i, at dette kan være fra dannelsen af en slags chokfront. ”
Hansen sagde, at de er usikre på, hvor stort dette varme sted er. ”Vi har kun et meget groft mål på dette, så vi har modelleret som grundlæggende to halvkugler - den ene varmere end den anden. Man kunne gøre stedet mindre og gøre det tilsvarende varmere, og du ville få den samme effekt. Så man kan udveksle spotstørrelse kontra temperaturkontrast, mens man stadig matcher observationer. ”
Det seneste papir, der er medforfatter af medlemmer fra De Forenede Stater og Det Forenede Kongerige, vises i EU Astrofysisk tidsskrift. Hvis du gerne vil gå ud og se stjernestarteren Andromedae, her er et stjerneoversigt.
Kilde: JPL Pressemeddelelse, Arxiv her og her, e-mail-interview med professor Brad Hansen.
