الفلك

كيف تشكل كوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-18b؟

كيف تشكل كوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-18b؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا جديد في هذا المجتمع ولست متأكدًا تمامًا مما إذا كان هذا هو السؤال المناسب الذي يجب طرحه هنا. على أي حال هو فقط فضولي. بقدر ما يمكن أن أعرف عن WASP-18b هو أنه يدور بالقرب من الشمس ويستغرق أقل من 24 ساعة لإكمال مدار واحد. ومع ذلك ، لم يكن هذا هو الحال دائمًا ، حيث تم تشكيل الكوكب في الواقع في جزء بارد من الفضاء ثم انجذب لاحقًا إلى جاذبية الشمس.

بالنظر إلى هذه الحالة ، لدي فضول لمعرفة كيف تم تشكيلها في المقام الأول؟ إذا لم أكن مخطئًا ، فإن الكواكب تتشكل عندما يلتصق الحطام الذي يدور في مدار الجاذبية لنجم ما معًا بمرور الوقت على شكل الأجسام الكوكبية. لذلك ، إذا لم يكن WASP-18b دائمًا قريبًا جدًا من الشمس وتم تشكيله بعيدًا في الفضاء البارد ، فربما يكون هناك احتمال أن يكون هذا الكوكب خارج المجموعة الشمسية قد تشكل في مدار نجم آخر وابتعد عن الأصل مع مرور الوقت. المدار ومحاصرين في ساحبة شمسها الحالية؟ (هذا خيالي! فقط تحلى به :))

كما يمكن لأي شخص أن يوجهني إلى وثائق جيدة حيث يمكنني معرفة المزيد.

شكرا


تعليق @ LocalFluff مكتمل إلى حد ما. عملية "مبادلة" الكواكب بين النجوم يستطع يحدث خلال الحياة المبكرة للنجوم عندما يولد معظمهم في مجموعات كثيفة نسبيًا. يمكنك العثور على مزيد من التفاصيل والمراجع في إجابتي على هذا السؤال ، ولكن النتيجة هي أن الكوكب الملتقط عادة ما يكون في واسع يدور في مدار.

ما يقرب من 1٪ من النجوم لديها "كوكب المشتري الساخن" ، ولكن حتى في البيئات العنقودية الكثيفة ، يُعتقد أن نسبة قليلة فقط من النجوم يمكنها التقاط كوكب ، ولأن جميع هذه النجوم تقريبًا تنتهي في مدارات واسعة ، فهناك الكثير جدًا من الحرارة. يجب شرح كواكب المشتري بهذه الطريقة.

هناك فئتان من النظرية لشرح كواكب المشتري الساخنة. الأول هو التفسير الديناميكي الذي تقدمه LocalFluff. ينقسم هذا في حد ذاته إلى عدة آليات مختلفة: "الفوضى العلمانية" (على سبيل المثال Wu & Lithwick 2011 - هذه الورقة أيضًا تستعرض بإيجاز بعض الآليات الأخرى) وهو تغيير تدريجي في نظام الكواكب يؤدي بعد ذلك فجأة إلى الانتقال إلى نظام جديد. إعدادات. تشتت الكوكب والكواكب حيث يتسبب التفاعل بين الكواكب في أن يصبح مدارًا واحدًا شديد الانحراف ، ثم ينتج عن دوران المد والجزر كوكب المشتري الساخن في مدار قريب (على سبيل المثال Ford & Rasio 2008). آلية كوزاي هي التفاعل بين كوكبين ينتج عنه تبادل بين ميل وانحراف الكوكب الداخلي. هذا يثير زيادة في الانحراف الذي ، عند دمجه مع دوران المد والجزر ، يمكن أن يؤدي أيضًا إلى كوكب قريب.

تتضمن فئة الآلية الأخرى الهجرة من خلال التفاعل مع القرص. يجب أن يحدث هذا بالضرورة في وقت مبكر من حياة النجم بينما يكون محاطًا بقرص من مادة نجمية. يؤدي السحب اللزج بشكل أساسي في القرص نفسه إلى تحرك الكوكب إلى الداخل (أو إلى الخارج أحيانًا). هناك ثلاثة أنواع فرعية محتملة لترحيل القرص ويتم تعريفها بإيجاز هنا.

من المحتمل أن تلعب كل هذه الآليات دورًا ما في تكوين كواكب المشتري الساخنة وأحد أهداف دراسة الكواكب الخارجية هو معرفة أيها قد يكون أكثر أهمية. المعلمات النموذجية ذات الأهمية هي توزيع مدارات الكواكب والانحرافات وما إذا كان هناك دليل على التفاعلات السابقة في شكل اختلالات بين محور دوران النجم والمحور المداري للكوكب.


يكشف علماء الفلك أن WASP-18b له اختناق للستراتوسفير بدون ماء

قرر فريق من العلماء بقيادة ناسا أن WASP-18b ، وهو "كوكب حار" يقع على بعد 325 سنة ضوئية من الأرض ، يحتوي على طبقة الستراتوسفير محملة بأول أكسيد الكربون ، أو ثاني أكسيد الكربون ، ولكن لا توجد علامات على وجود الماء.

وجد فريق بقيادة ناسا دليلاً على أن الكوكب الضخم WASP-18b ملفوف في طبقة ستراتوسفير خانقة محملة بأول أكسيد الكربون وخالية من الماء. جاءت النتائج من تحليل جديد للملاحظات التي أجراها تلسكوبات هابل وسبيتزر الفضائيان.

يُعزى تكوين طبقة الستراتوسفير في الغلاف الجوي للكوكب إلى جزيئات تشبه "واقي الشمس" ، والتي تمتص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة المرئية القادمة من النجم ثم تطلق تلك الطاقة على شكل حرارة. تشير الدراسة الجديدة إلى أن كوكب المشتري WASP-18b "الساخن" ، وهو كوكب ضخم يدور بالقرب من نجمه المضيف ، له تركيبة غير عادية ، وربما كان تكوين هذا العالم مختلفًا تمامًا عن تكوين كوكب المشتري وكذلك الغاز. عمالقة في أنظمة كوكبية أخرى.

قال كايل شيبارد من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية التي نُشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters: "إن تركيب WASP-18b يتحدى كل التوقعات". "نحن لا نعرف أي كوكب آخر خارج المجموعة الشمسية حيث يهيمن أحادي أكسيد الكربون تمامًا على الغلاف الجوي العلوي."

على الأرض ، يمتص الأوزون الأشعة فوق البنفسجية في الستراتوسفير ، مما يحمي عالمنا من الكثير من أشعة الشمس الضارة. بالنسبة لحفنة من الكواكب الخارجية ذات الستراتوسفير ، يُعتقد عادةً أن الممتص هو جزيء مثل أكسيد التيتانيوم ، وهو قريب من ثاني أكسيد التيتانيوم ، يستخدم على الأرض كصبغة طلاء ومكون واقي من الشمس.

نظر الباحثون في البيانات التي تم جمعها لـ WASP-18b ، والتي تقع على بعد 325 سنة ضوئية من الأرض ، كجزء من مسح للعثور على الكواكب الخارجية ذات الستراتوسفير. تمت ملاحظة الكوكب ذو الوزن الثقيل ، الذي تبلغ كتلته 10 كواكب ، مرارًا وتكرارًا ، مما سمح لعلماء الفلك بتجميع مجموعة كبيرة نسبيًا من البيانات. حللت هذه الدراسة خمسة خسوف من بيانات هابل المؤرشفة واثنان من سبيتزر.

من الضوء المنبعث من الغلاف الجوي للكوكب بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، خارج المنطقة المرئية ، من الممكن تحديد البصمات الطيفية للماء وبعض الجزيئات المهمة الأخرى. كشف التحليل عن البصمة الغريبة لـ WASP-18b ، والتي لا تشبه أي كوكب خارجي تم فحصه حتى الآن. لتحديد الجزيئات التي من المرجح أن تتطابق معها ، أجرى الفريق نمذجة حاسوبية مكثفة.

قال نيكو مادهوسودان ، مؤلف مشارك في الدراسة من الجامعة كامبريدج. "هذا المزيج النادر من العوامل يفتح نافذة جديدة لفهمنا للعمليات الفيزيائية والكيميائية في أجواء الكواكب الخارجية."

تشير النتائج إلى أن WASP-18b يحتوي على أول أكسيد الكربون الساخن في الستراتوسفير وأول أكسيد الكربون الأكثر برودة في طبقة الغلاف الجوي أدناه ، والتي تسمى طبقة التروبوسفير. حدد الفريق ذلك من خلال اكتشاف نوعين من توقيعات أول أكسيد الكربون ، توقيع امتصاص بطول موجة يبلغ حوالي 1.6 ميكرومتر وتوقيع انبعاث عند حوالي 4.5 ميكرومتر. هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها الباحثون كلا النوعين من بصمات الأصابع لنوع واحد من الجزيئات في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية.

من الناحية النظرية ، هناك احتمال آخر مناسب للملاحظات وهو ثاني أكسيد الكربون ، الذي له بصمة مماثلة. استبعد الباحثون ذلك لأنه إذا كان هناك ما يكفي من الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون ، فيجب أن يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على بعض بخار الماء.

لإنتاج البصمات الطيفية التي رآها الفريق ، يجب تحميل الغلاف الجوي العلوي لـ WASP-18b بأول أكسيد الكربون. بالمقارنة مع كواكب المشتري الحارة الأخرى ، من المحتمل أن يحتوي هذا الكوكب والجو رقم 8217 على 300 مرة أكثر من "المعادن" ، أو العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم. تشير هذه المعادن العالية للغاية إلى أن WASP-18b ربما تراكمت كميات أكبر من الجليد الصلب أثناء تكوينه مقارنة بالمشتري ، مما يشير إلى أنه ربما لم يتشكل بالطريقة التي تشكلت بها كواكب المشتري الساخنة الأخرى

قال آفي مانديل ، عالم الكواكب الخارجية: "إن الإطلاق المتوقع لتلسكوب جيمس ويب الفضائي والمراصد الفضائية الأخرى في المستقبل سوف يمنحنا الفرصة للمتابعة بأدوات أكثر قوة ومواصلة استكشاف المجموعة المذهلة من الكواكب الخارجية هناك". في جودارد والمؤلف الثاني للورقة.

نسخة PDF من الورقة: دليل على الانعكاس الحراري خلال النهار والمعدنية العالية لكوكب المشتري الساخن WASP-18b


تعليقات

اختراق رياضيا
لقد ثبت الآن رياضيًا أن قوة التباطؤ التي أثرت على تحقيقات بايونير والقوة المتسارعة التي تسببت في العديد من حالات شذوذ الطيران:
1.) كلاهما يؤثر على الأرض (والكواكب) أيضًا - وبقوة كاملة.
2.) معادلة بعضها البعض تلقائيًا (عند التأثير على الكواكب).
المزيد> علم 27. كوم اقرأ الفصل> The Pioneer Anomaly

هذا ما يفسر سبب لغز WASP-18b (وأكثر من ذلك بكثير) â €.

يجب أن تكون مسجلا للدخول لتكتب تعليق.

4 سبتمبر 2009 الساعة 11:28 صباحًا

المستقبل. لقد قدمت هذا في عام 2007 في موقع Inventnow وقد يكون "الآن" هو الوقت المناسب لمراجعة فكرة وضع تلسكوب على "الجانب المظلم" من القمر. http://inventnow.org/space/invent/invention/؟I=6 "جليم في عينك" بهذه الطريقة سنكون محميين من هجوم وارد متسلل!

يجب أن تكون مسجلا للدخول لتكتب تعليق.

12 سبتمبر 2009 الساعة 10:41 صباحًا

من الصعب تصديق أن فهمنا لكيفية عمل قوى المد والجزر ، حتى في الأجزاء الداخلية للنجوم ، يمكن أن ينخفض ​​بمقدار 1000 مرة. ألم يتم وضع تأثيرات تفاعلات المد والجزر لشمسنا مع كوكب عطارد؟ ألا يتعارض عامل عدم الدقة البالغ 1000 عامل هنا مع الحركات المرصودة لهذا الكوكب؟

يجب أن تكون مسجلا للدخول لتكتب تعليق.

20 سبتمبر 2009 الساعة 9:41 صباحًا

تظهر الحسابات الجديدة أن WASP-18b ربما لن يكون مستقرًا في مداره الحالي ، ولكن سيتم التخلص منه بعيدًا عن النجم ، بسرعة أعلى بثلاث مرات من السرعة التي يعتقد علماء الفلك اليوم أنه "يجب" الاقتراب من النجم.

سيكون هذا بالتأكيد بمثابة صدمة كبيرة ، وشيء يجب أن نكون قادرين على تأكيده في غضون عام إلى عامين.

تدعم فكرة أن الكواكب أيضًا تتأثر بنفس القوة المتسارعة التي تتأثر بها المسابير الفضائية (عن طريق الطيران) هذه النظرية الجديدة وتجعل من الممكن أيضًا فهم سبب الألغاز الأربعة التالية:

1.) لماذا يمكن العثور على الكواكب الغازية قريبة جدًا من البداية (مع غلافها الجوي سليمًا)
2.) لماذا يمكن العثور على كواكب ضخمة أكثر من 15 مليار كيلومتر. من نجوم أمهم.
3.) كيف تم إنشاء كوكب المشتري (بعيدًا عن الشمس) وما الذي جعله أقرب إلى الشمس.
4.) كيف تصل المياه إلى الأرض.


Super-Puff Exoplanet WASP-107b هو أغرب مما كان يعتقد

انطباع فنان عن WASP-107b. رصيد الصورة: NASA / ESA / Hubble / M. Kornmesser.

WASP-107 هو نجم تسلسل رئيسي من النوع K نشط للغاية يقع على بعد حوالي 212 سنة ضوئية في كوكبة العذراء.

تم اكتشاف WASP-107b لأول مرة في عام 2017 ، وهو أحد أقل الكواكب الخارجية كثافةً المعروفة & # 8212 وهو النوع الذي أطلق عليه علماء الفيزياء الفلكية اسم "الكواكب الفائقة" أو "حلوى القطن".

يدور بالقرب من النجم & # 8212 أقرب 16 مرة من الأرض للشمس & # 8212 مرة كل 5.7 يوم.

لديها واحدة من أروع الأجواء لأي من الكواكب الخارجية المكتشفة ، على الرغم من أن درجة حرارة 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) لا تزال أكثر سخونة من الأرض.

في الدراسة الجديدة ، استخدم البروفيسور بيورن بينيكي وزملاؤه من جامعة مونتريال ملاحظات WASP-107b التي تم الحصول عليها في مرصد كيك في هاواي لتقييم كتلة الكوكب بشكل أكثر دقة.

وخلصوا إلى أن كتلة WASP-107b تبلغ حوالي عُشر كتلة كوكب المشتري ، أو حوالي 30 ضعف كتلة الأرض.

ثم أجروا تحليلًا لتحديد الهيكل الداخلي المحتمل للكوكب.

قال البروفيسور بينيكي: "يتناول هذا العمل الأسس ذاتها لكيفية تشكل الكواكب العملاقة ونموها".

"إنه يوفر دليلًا ملموسًا على أن التراكم الهائل لغلاف الغاز يمكن أن يحدث للنوى التي تكون أقل كتلة بكثير مما كان يعتقد سابقًا."

توصل علماء الفلك إلى نتيجة مفاجئة: مع مثل هذه الكثافة المنخفضة ، يجب أن يكون للكوكب نواة صلبة لا تزيد عن 4 أضعاف كتلة الأرض.

وهذا يعني أن أكثر من 85٪ من كتلته متضمنة في الطبقة السميكة من الغاز التي تحيط بهذا اللب.

قالت كارولين بياوليت ، الحاصلة على درجة الدكتوراه: "كان لدينا الكثير من الأسئلة حول WASP-107b". طالب في معهد أبحاث الكواكب الخارجية بجامعة مونتريال.

"كيف يمكن أن يتشكل كوكب بمثل هذه الكثافة المنخفضة؟ وكيف حافظت على طبقة ضخمة من الغاز من الهروب ، خاصة بالنظر إلى قرب الكوكب من نجمه؟ "

قال البروفيسور إيف لي ، عالِم الفلك في قسم الفيزياء: "بالنسبة إلى WASP-107b ، فإن السيناريو الأكثر منطقية هو أن الكوكب تشكل بعيدًا عن النجم ، حيث يكون الغاز في القرص باردًا بدرجة كافية بحيث يمكن أن يحدث تراكم الغاز بسرعة كبيرة. ومعهد مكجيل للفضاء في جامعة ماكجيل.

"تمكن الكوكب لاحقًا من الانتقال إلى موقعه الحالي ، إما من خلال التفاعلات مع القرص أو مع الكواكب الأخرى في النظام."

أبعد من WASP-107b ، اكتشف الفريق أيضًا كوكبًا ثانيًا أكثر ضخامة في مدار عريض غريب الأطوار.

كتلة كوكب المشتري 0.36 كتلة ويدور حول النجم مرة كل 3 سنوات.

المسمى WASP-107c ، ربما يكون قد أثر على الهجرة المدارية واختلال المدار الدوراني لـ WASP-107b.

قال بياوليه: "احتفظ WASP-107c في بعض النواحي بذاكرة ما حدث في نظامه".

"إن انحرافها الكبير يشير إلى ماض فوضوي إلى حد ما ، مع التفاعلات بين الكواكب التي كان من الممكن أن تؤدي إلى عمليات نزوح كبيرة ، مثل تلك المشتبه بها في WASP-107b."

تم نشر النتائج في المجلة الفلكية.

كارولين بياوليت وآخرون. 2021. كثافة WASP-107b أقل: دراسة حالة لفيزياء تراكم غلاف الغاز الكوكبي والهجرة المدارية. AJ 161 ، 70 دوى: 10.3847 / 1538-3881 / abcd3c


الحديد في الغلاف الجوي للمشتري شديد الحرارة WASP-33b

هنا & # 8217s مؤامرة من ورقة جديدة من قبل ديفيد كونت وآخرون ، من جامعة غوتنغن. تُظهر المؤامرة أطياف نظام WASP-33 ، التي تم الحصول عليها باستخدام مطياف CARMENES بالقرب من الأشعة تحت الحمراء على التلسكوب 3.5 متر في مرصد كالار ألتو.

تُظهر الصورة ميزات ناتجة عن خطوط امتصاص الحديد ، كدالة للوقت (المحور الصادي). تم ضبط جميع الأطياف بحيث تتركز السرعة الصفرية (RV) على النجم المضيف ، WASP-33. ثم يتسبب دوران النجم & # 8217s في زيادة انتشار السرعات المميزة بالخطوط الصفراء المتقطعة.

يمكن للمرء أن يرى بوضوح التأثير المتموج للنبضات أثناء دورانها حول النجم. من المحتمل أن تكون النبضات مدفوعة بجذب المد والجزر للكوكب.

بالإضافة إلى ذلك ، ومع ذلك ، فإن الخط القطري الخافت يتميز بالسهام الصفراء. سبب هذا هو كوكب WASP-33b ، وهو تأثير خطوط امتصاص الحديد في الغلاف الجوي للكوكب. يتحرك قطريًا عبر الصورة بسبب الحركة المدارية للكوكب حول النجم.

بمقارنة تحليلهم لخطوط الحديد بتحليل مماثل لأكسيد التيتانيوم ، أظهر المؤلفون أن هناك انعكاسًا لدرجة الحرارة (درجة حرارة أعلى عند ارتفاع أكبر) في الغلاف الجوي للكوكب.


دليل على وجود مادة على حدود الغاز المسال على كوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-31b

انطباع الفنان عن كوكب خارج المجموعة الشمسية. الائتمان: ESA / ATG medialab ، CC BY-SA 3.0 IGO

من الخصائص التي تجعل كوكبًا مناسبًا للحياة هو وجود نظام طقس. الكواكب الخارجية بعيدة جدًا عن رصد ذلك مباشرة ، لكن يمكن لعلماء الفلك البحث عن مواد في الغلاف الجوي تجعل نظام الطقس ممكنًا. وجد باحثون من معهد SRON الهولندي لأبحاث الفضاء وجامعة جرونينجن الآن أدلة على كوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-31b لهيدريد الكروم ، والذي يكون عند درجة الحرارة والضغط المقابلة على الحدود بين السائل والغاز. تم نشر الدراسة في علم الفلك والفيزياء الفلكية.

بينما تقوم المسابير الفضائية بفحص الكواكب والأقمار حول شمسنا بحثًا عن حياة خارج كوكب الأرض ، هناك مئات المليارات من النجوم الأخرى في مجرتنا ، والتي ربما يكون معظمها محاطًا أيضًا بالكواكب. هذه الكواكب الخارجية المزعومة بعيدة جدًا عن السفر إليها ، لكن يمكننا دراستها باستخدام تلسكوباتنا. على الرغم من أن الدقة المكانية عادة ما تكون غير كافية لرسم صورة لكوكب خارج المجموعة الشمسية ، لا يزال بإمكان علماء الفلك الحصول على الكثير من المعلومات من بصمات الأصابع التي يتركها الغلاف الجوي خلفه في أشعة ضوء النجم المضيف.

من هذه البصمات - ما يسمى بأطياف الإرسال - يستنتج علماء الفلك المواد الموجودة في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية. يمكن أن تعطي هذه في يوم من الأيام مؤشرا على وجود حياة خارج كوكب الأرض. أو يمكنهم إظهار أن هناك شرطًا للحياة ، مثل نظام الطقس. لكن في الوقت الحالي ، يقتصر هذا النوع من البحث على الكواكب العملاقة القريبة من نجومها ، والتي تسمى كواكب المشتري الحارة. هذه الكواكب حارة جدًا لدرجة لا يمكن معها توقع الحياة ، لكن يمكنها بالفعل أن تعلمنا الكثير عن كيفية عمل أنظمة الطقس الممكنة. وجد فريق بحثي من معهد SRON الهولندي لأبحاث الفضاء وجامعة جرونينجن دليلًا على وجود مادة على الحد الفاصل بين السائل والغاز. على الأرض هذا يذكرنا بالسحب والمطر.

وجد المؤلف الأول ماريك برام وزملاؤه دليلًا في بيانات هابل عن هيدريد الكروم (CrH) في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-31b. هذا هو كوكب المشتري الحار بدرجة حرارة حوالي 1200 درجة مئوية في منطقة الشفق بين النهار والليل - المكان الذي ينتقل فيه ضوء النجوم عبر الغلاف الجوي باتجاه الأرض. ويصادف أن يكون ذلك حول درجة الحرارة التي ينتقل فيها هيدريد الكروم من سائل إلى غاز عند الضغط المقابل في الطبقات الخارجية للكوكب ، على غرار ظروف الماء على الأرض. يقول برام: "يمكن أن يلعب هيدريد الكروم دورًا في نظام الطقس المحتمل على هذا الكوكب ، مع وجود السحب والأمطار".

إنها المرة الأولى التي يتم فيها العثور على هيدريد الكروم على كوكب المشتري الساخن ، وبالتالي عند الضغط ودرجة الحرارة المناسبين. برام: "يجب أن نضيف أننا وجدنا هيدريد الكروم فقط باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. لم نراه في البيانات من التلسكوب الأرضي VLT. هناك تفسيرات منطقية لذلك ، لكننا نستخدم مصطلح الدليل بدلاً من الإثبات. "

عندما تم إطلاق خليفة هابل - تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) - في وقت لاحق من هذا العام ، يخطط الفريق لاستخدامه لمزيد من التحقيق. يقول ميشيل مين المؤلف المشارك ورئيس برنامج الكواكب الخارجية في SRON: "كواكب المشترى الساخنة ، بما في ذلك WASP-31b ، دائمًا ما يكون لها نفس الجانب في مواجهة نجمها المضيف". "لذلك نتوقع جانبًا نهاريًا بهيدريد الكروم بشكل غازي وجانب ليلي بهيدريد الكروم السائل. وفقًا للنماذج النظرية ، فإن الاختلاف الكبير في درجات الحرارة يخلق رياحًا قوية. نريد تأكيد ذلك من خلال الملاحظات."

يقول المؤلف المشارك فلوريس فان دير تاك (SRON / UG): "مع JWST نبحث عن هيدريد الكروم على عشرة كواكب ذات درجات حرارة مختلفة ، لفهم كيفية اعتماد أنظمة الطقس على تلك الكواكب على درجة الحرارة بشكل أفضل."


ليس فقط للعثور على الكواكب: تلسكوب TESS الكواكب خارج المجموعة الشمسية يكتشف انفجار أشعة جاما الساطعة

صورة كاملة الإطار TESS في الإيقاع قبل مشغل BAT مباشرة (على اليسار) وعند ذروة تدفق الاندفاع (المركز). يظهر ظهور الشفق اللاحق في وسط الصورة ، ويُشار إليه بالسهم الأبيض. تُظهر اللوحة اليمنى نفس المنطقة من السماء ، مع اتجاه مختلف قليلاً ، في مسح السماء الرقمي (DSS) ، يتم توفير جزء صغير من صورة TESS في الزاوية اليسرى السفلية لإظهار التغيير في الاتجاه. الائتمان: مجلة الفيزياء الفلكية

لدى ناسا تقليد طويل من الاكتشافات غير المتوقعة ، ولا تختلف مهمة TESS لبرنامج الفضاء. اكتشفت عالمة الفيزياء الفلكية SMU وفريقها انفجارًا ساطعًا بشكل خاص لأشعة غاما باستخدام تلسكوب ناسا المصمم للعثور على الكواكب الخارجية - تلك التي تحدث خارج نظامنا الشمسي - خاصة تلك التي قد تكون قادرة على دعم الحياة.

إنها المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف انفجار أشعة جاما بهذه الطريقة.

انفجارات أشعة جاما هي أشد الانفجارات سطوعًا في الكون ، وترتبط عادةً بانهيار نجم هائل وولادة ثقب أسود. يمكنهم إنتاج قدر من الطاقة المشعة بقدر ما ستطلقه الشمس خلال فترة وجودها البالغة 10 مليارات سنة.

أكدت كريستا لين سميث ، الأستاذة المساعدة للفيزياء في جامعة Southern Methodist ، وفريقها أن الانفجار - المسمى GRB 191016A - حدث في 16 أكتوبر ، كما حددوا موقعه ومدته. تم نشر دراسة عن هذا الاكتشاف في مجلة الفيزياء الفلكية.

قال سميث ، المتخصص في استخدام الأقمار الصناعية مثل TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) لدراسة الثقوب السوداء الهائلة والغازات المحيطة معهم. تسلط مثل هذه الدراسات الضوء على سلوك المادة في الزمكان المشوه بشدة حول الثقوب السوداء والعمليات التي تطلق بها الثقوب السوداء نفاثات قوية في المجرات المضيفة.

حسب سميث أن GRB 191016A كانت ذروة حجمه 15.1 ، مما يعني أنه كان أضعف بـ 10000 مرة من أضعف النجوم التي يمكننا رؤيتها بالعين المجردة.

قد يبدو هذا خافتًا تمامًا ، لكن الضعف له علاقة بمدى حدوث الانفجار. تشير التقديرات إلى أن الضوء من مجرة ​​GRB 191016A كان يسافر 11.7 مليار سنة قبل أن يصبح مرئيًا في تلسكوب TESS.

معظم انفجارات أشعة جاما تكون أكثر قتامة - أقرب إلى 160 ألف مرة من أضعف النجوم.

وصل الاندفاع إلى ذروته في وقت ما بين 1000 و 2600 ثانية ، ثم تلاشى تدريجيًا حتى انخفض إلى ما دون قدرة TESS على اكتشافه بعد حوالي 7000 ثانية من انطلاقه لأول مرة.

كيف أكد SMU وفريق من المتخصصين في الكواكب الخارجية الانفجار

تم اكتشاف انفجار أشعة غاما هذا لأول مرة بواسطة قمر صناعي تابع لوكالة ناسا يُدعى Swift-BAT ، والذي تم إنشاؤه للعثور على هذه الدفقات. ولكن نظرًا لحدوث GRB 191016A بالقرب من القمر ، لم تتمكن Swift-BAT من القيام بالمتابعة اللازمة ، فعادة ما يتعين عليها معرفة المزيد عنها حتى ساعات لاحقة.

تصادف أن TESS التابع لناسا كان ينظر إلى نفس الجزء من السماء. كان هذا مجرد حظ ، حيث تحول TESS انتباهها إلى قطاع جديد من السماء كل شهر.

في حين أن باحثي الكواكب الخارجية في قاعدة أرضية لـ TESS يمكن أن يخبروا على الفور أن انفجارًا لأشعة غاما قد حدث ، فقد استغرق الأمر شهورًا قبل أن يحصلوا على أي بيانات من القمر الصناعي TESS عليه. ولكن نظرًا لأن تركيزهم كان على الكواكب الجديدة ، فقد سأل هؤلاء الباحثون عما إذا كان أي علماء آخرين في مؤتمر TESS في سيدني بأستراليا مهتمًا بالقيام بمزيد من التنقيب عن الانفجار.

كان سميث أحد المتخصصين القلائل في الفيزياء الفلكية عالية الطاقة هناك في ذلك الوقت وسرعان ما تطوع.

وقالت: "يتمتع القمر الصناعي TESS بالكثير من الإمكانات لتطبيقات عالية الطاقة ، وكان هذا مثالًا جيدًا للغاية لا يمكن تفويته". تدرس الفيزياء الفلكية عالية الطاقة سلوك المادة والطاقة في البيئات القاسية ، بما في ذلك المناطق المحيطة بالثقوب السوداء ، والنفاثات النسبية القوية ، والانفجارات مثل انفجارات أشعة جاما.

TESS هو تلسكوب بصري يجمع منحنيات الضوء من كل شيء في مجال رؤيته كل نصف ساعة. منحنيات الضوء هي رسم بياني لشدة الضوء لجسم أو منطقة سماوية كدالة للوقت. قام سميث بتحليل ثلاثة من هذه المنحنيات الضوئية ليتمكن من تحديد مدى سطوع الانفجار.

كما استخدمت أيضًا بيانات من المراصد الأرضية والقمر الصناعي لأشعة غاما Swift لتحديد مسافة الاندفاع والصفات الأخرى المتعلقة به.

قال سميث: "نظرًا لأن الدفقة وصلت إلى ذروة سطوعها في وقت لاحق ولديها ذروة سطوع أعلى من معظم الدفقات ، فقد سمحت لتلسكوب TESS بعمل ملاحظات متعددة قبل أن يتلاشى الاندفاع تحت حد اكتشاف التلسكوب". "لقد قدمنا ​​المتابعة الضوئية الفضائية الوحيدة لهذه الدفعة الاستثنائية."


اكتشف علماء الفلك كوكبًا لم يكن موجودًا من قبل

يصور هذا الرسم التوضيحي للفنان & # 039s اصطدام جسدين جليديين بعرض 125 ميلًا ، ومغبرًا يدوران حول النجم الساطع Fomalhaut ، الواقع على بعد 25 سنة ضوئية. (رسم توضيحي: ESA و NASA و M. Kornmesser)

ما اعتقد علماء الفلك أنه كوكب خارج نظامنا الشمسي قد اختفى الآن على ما يبدو ، مما يشير إلى أن ما تم الإعلان عنه كأحد الكواكب الخارجية الأولى التي تم اكتشافها على الإطلاق بالتصوير المباشر لم يكن موجودًا على الإطلاق.

خلص اثنان من علماء الفلك في جامعة أريزونا إلى أن تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا كان يبحث بدلاً من ذلك في سحابة متوسعة من جزيئات الغبار الدقيقة جدًا من جسمين جليديين اصطدموا ببعضهم البعض. جاء تلسكوب هابل متأخرًا جدًا ليشهد التصادم المشتبه به ، لكنه ربما يكون قد التقط آثاره. شوهد الكوكب المفقود في الحركة آخر مرة يدور حول النجم Fomalhaut ، على بعد 25 سنة ضوئية.

وقال "هذه الاصطدامات نادرة للغاية ولذا فهذه مشكلة كبيرة أننا في الواقع نرى دليلاً على حدوثها" أندراس جاسبار، عالم فلك مساعد في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية تعلن عن الاكتشاف. "نعتقد أننا كنا في المكان المناسب في الوقت المناسب لمشاهدة مثل هذا الحدث غير المحتمل مع تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا."

وأضاف: "نظام النجوم Fomalhaut هو مختبر الاختبار النهائي لجميع أفكارنا حول كيفية تطور الكواكب الخارجية وأنظمة النجوم." جورج ريك، أستاذ ريجنتس لعلم الفلك في مرصد ستيوارد. "لدينا دليل على مثل هذه الاصطدامات في أنظمة أخرى ، ولكن لم يتم ملاحظة أي من هذا الحجم في نظامنا الشمسي. هذا مخطط لكيفية تدمير الكواكب لبعضها البعض."

تم الإعلان عن الكوكب الخارجي المشتبه به ، المسمى Fomalhaut b ، لأول مرة في عام 2008 ، بناءً على بيانات من عامي 2004 و 2006. وكان مرئيًا بوضوح في عدة سنوات من ملاحظات هابل ، والتي كشفت أنها كانت نقطة متحركة. حتى ذلك الحين ، كان الدليل على وجود الكواكب الخارجية يُستدل عليه في الغالب من خلال طرق الكشف غير المباشرة ، مثل التذبذب والظلال النجمية الدقيقة ذهابًا وإيابًا من الكواكب التي تمر أمام نجومها.

على عكس الكواكب الخارجية الأخرى التي تم تصويرها مباشرة ، نشأت الألغاز مع Fomalhaut ب. كان الجسم ساطعًا في الضوء المرئي - وهو أمر غير معتاد بالنسبة لكوكب خارج المجموعة الشمسية ، وهو ببساطة صغير جدًا بحيث لا يعكس ضوءًا كافيًا من نجمه المضيف بحيث يمكن رؤيته من الأرض. في الوقت نفسه ، لم يكن لديه أي توقيع حراري بالأشعة تحت الحمراء يمكن اكتشافه - مرة أخرى ، غير معتاد للغاية ، حيث يجب أن يكون الكوكب دافئًا بدرجة كافية للتألق في الأشعة تحت الحمراء ، خاصةً كوكب صغير مثل Fomalhaut ب. خمن علماء الفلك أن السطوع الإضافي جاء من قشرة ضخمة أو حلقة من الغبار تحيط بالكوكب والتي قد تكون مرتبطة بالاصطدام.

قال جاسبر: "كشفت دراستنا ، التي حللت جميع بيانات هابل الأرشيفية المتوفرة على موقع Fomalhaut ، عن العديد من الخصائص التي ترسم معًا صورة أن الجسم بحجم الكوكب ربما لم يكن موجودًا في المقام الأول".

يؤكد الفريق أن المسمار الأخير في التابوت جاء عندما أظهر تحليل بياناتهم لصور هابل التي التقطت في عام 2014 أن الجسم قد اختفى ، مما أدى إلى عدم تصديقهم. إضافة إلى اللغز ، أظهرت الصور السابقة أن الكائن يتلاشى باستمرار بمرور الوقت ، كما يقولون.

قال جاسبار: "من الواضح أن Fomalhaut b كان يفعل أشياء لا ينبغي أن يفعلها كوكب حسن النية".

التفسير هو أن Fomalhaut b يتوسع ببطء من الانهيار الذي فجّر سحابة غبار مشتتة في الفضاء. مع الأخذ في الاعتبار جميع البيانات المتاحة ، يعتقد Gáspár و Rieke أن التصادم حدث قبل وقت قصير جدًا من الملاحظات الأولى التي تم التقاطها في عام 2004. في الوقت الحالي ، سحابة الحطام - تتكون من جزيئات الغبار التي يبلغ حجمها حوالي 1 ميكرون ، أو حوالي 1/50 من القطر من شعرة الإنسان - أقل من حد اكتشاف هابل. تشير التقديرات إلى أن سحابة الغبار قد توسعت الآن إلى حجم أكبر من مدار الأرض حول الشمس.

الأمر المثير للإعجاب أيضًا هو أن الفريق أفاد بأن الجسم من المرجح أن يكون على مسار هروب ، وليس في مدار بيضاوي الشكل ، كما هو متوقع بالنسبة للكواكب. يعتمد هذا على قيام الباحثين بإضافة ملاحظات لاحقة إلى مخططات المسار من البيانات السابقة.

قال جاسبار: "إن سحابة غبار ضخمة تم إنشاؤها مؤخرًا ، والتي تعاني من قوى إشعاعية كبيرة من النجم المركزي Fomalhaut ، ستوضع على مثل هذا المسار". "نموذجنا قادر بشكل طبيعي على شرح جميع المعلمات المستقلة التي يمكن ملاحظتها في النظام: معدل تمدده ، وتلاشيه ، ومساره".

نظرًا لأن Fomalhaut b موجود حاليًا داخل حلقة واسعة من الحطام الجليدي الذي يحيط بالنجم Fomalhaut ، فمن المحتمل أن تكون الأجسام المتصادمة عبارة عن مزيج من الجليد والغبار ، مثل المذنبات الموجودة في حزام كويبر على الحافة الخارجية لنظامنا الشمسي. يقدر جاسبار وريك أن كل من هذه الأجسام الشبيهة بالمذنب يبلغ قطرها حوالي 125 ميلاً ، أي ما يقرب من نصف حجم كويكب فيستا.

يقول المؤلفون إن نموذجهم يشرح جميع الخصائص المرصودة لـ Fomalhaut ب. تُظهر النمذجة المتطورة لكيفية تحرك الغبار بمرور الوقت ، والتي تم إجراؤها على مجموعة من أجهزة الكمبيوتر في UArizona ، أن مثل هذا النموذج قادر على ملاءمة جميع الملاحظات من الناحية الكمية. وفقًا لحسابات المؤلف ، فإن نظام Fomalhaut ، الذي يقع على بعد حوالي 25 سنة ضوئية من الأرض ، قد يشهد أحد هذه الأحداث فقط كل 200000 سنة.

سيراقب Gáspár و Rieke - إلى جانب أعضاء الفريق الآخرين - نظام Fomalhaut مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم من ناسا في عامه الأول من العمليات العلمية. سيقوم الفريق بتصوير المناطق الدافئة الداخلية من النظام مباشرةً ، وللمرة الأولى في نظام نجمي غير نظامنا ، سيحصلون على معلومات مفصلة حول بنية حزام الكويكبات المراوغ لفومالهاوت. سيبحث الفريق أيضًا عن كواكب حسنة النية تدور حول Fomalhaut والتي قد لا تزال تنتظر الاكتشاف.

تم نشر ورقتهم ، "بيانات ونمذجة HST الجديدة (Hubble) الجديدة عن تصادم كوكبي هائل حول Fomalhaut" ، في Proceedings of the National Academy of Sciences.


كوكب خارج المجموعة الشمسية لديه خنق الستراتوسفير بدون ماء

قرر فريق من العلماء بقيادة ناسا أن WASP-18b ، وهو "كوكب حار" يقع على بعد 325 سنة ضوئية من الأرض ، يحتوي على طبقة ستراتوسفيرية محملة بأول أكسيد الكربون ، ولكن لا توجد علامات على وجود الماء. الائتمان: ناسا

وجد فريق بقيادة ناسا دليلاً على أن الكوكب الخارجي الضخم WASP-18b ملفوف في طبقة الستراتوسفير الخانقة المحملة بأول أكسيد الكربون وخالية من الماء. جاءت النتائج من تحليل جديد للملاحظات التي أجراها تلسكوبات هابل وسبيتزر الفضائيان.

يُعزى تكوين طبقة الستراتوسفير في الغلاف الجوي للكوكب إلى جزيئات تشبه "واقي الشمس" ، والتي تمتص الأشعة فوق البنفسجية (UV) والإشعاع المرئي القادم من النجم ثم تطلق تلك الطاقة على شكل حرارة. تقترح الدراسة الجديدة أن كوكب المشتري "الساخن" WASP-18b ، وهو كوكب ضخم يدور بالقرب من نجمه المضيف ، له تركيبة غير عادية ، وربما يكون تكوين هذا العالم مختلفًا تمامًا عن تكوين كوكب المشتري وعمالقة الغاز في أنظمة الكواكب الأخرى.

قال كايل شيبارد من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: "تكوين WASP-18b يتحدى كل التوقعات". رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. "لا نعرف أي كوكب آخر خارج المجموعة الشمسية حيث يهيمن أحادي أكسيد الكربون تمامًا على الغلاف الجوي العلوي."

على الأرض ، يمتص الأوزون الأشعة فوق البنفسجية في الستراتوسفير ، مما يحمي عالمنا من الكثير من أشعة الشمس الضارة. بالنسبة لحفنة من الكواكب الخارجية ذات الستراتوسفير ، يُعتقد عادةً أن الممتص هو جزيء مثل أكسيد التيتانيوم ، وهو قريب من ثاني أكسيد التيتانيوم ، يستخدم على الأرض كصبغة طلاء ومكون واقي من الشمس.

نظر الباحثون في البيانات التي تم جمعها لـ WASP-18b ، والتي تقع على بعد 325 سنة ضوئية من الأرض ، كجزء من مسح للعثور على الكواكب الخارجية ذات الستراتوسفير. The heavyweight planet, which has the mass of 10 Jupiters, has been observed repeatedly, allowing astronomers to accumulate a relatively large trove of data. This study analyzed five eclipses from archived Hubble data and two from Spitzer.

From the light emitted by the planet's atmosphere at infrared wavelengths, beyond the visible region, it's possible to identify the spectral fingerprints of water and some other important molecules. The analysis revealed WASP-18b's peculiar fingerprint, which doesn't resemble any exoplanet examined so far. To determine which molecules were most likely to match it, the team carried out extensive computer modeling.

"The only consistent explanation for the data is an overabundance of carbon monoxide and very little water vapor in the atmosphere of WASP-18b, in addition to the presence of a stratosphere," said Nikku Madhusudhan a co-author of the study from the University of Cambridge, United Kingdom. "This rare combination of factors opens a new window into our understanding of physical and chemical processes in exoplanetary atmospheres."

The findings indicate that WASP-18b has hot carbon monoxide in the stratosphere and cooler carbon monoxide in the layer of the atmosphere below, called the troposphere. The team determined this by detecting two types of carbon monoxide signatures, an absorption signature at a wavelength of about 1.6 micrometers and an emission signature at about 4.5 micrometers. This is the first time researchers have detected both types of fingerprints for a single type of molecule in an exoplanet's atmosphere.

In theory, another possible fit for the observations is carbon dioxide, which has a similar fingerprint. The researchers ruled this out because if there were enough oxygen available to form carbon dioxide, the atmosphere also should have some water vapor.

To produce the spectral fingerprints seen by the team, the upper atmosphere of WASP-18b would have to be loaded with carbon monoxide. Compared to other hot Jupiters, this planet's atmosphere likely would contain 300 times more "metals," or elements heavier than hydrogen and helium. This extremely high metallicity would indicate WASP-18b might have accumulated greater amounts of solid ices during its formation than Jupiter, suggesting it may not have formed the way other hot Jupiters did.

"The expected launch of the James Webb Space Telescope and other future space-based observatories will give us the opportunity to follow up with even more powerful instruments and to continue exploring the amazing array of exoplanets out there," said Avi Mandell, an exoplanet scientist at Goddard and the second author of the paper.


الحلقة 573: Exoplanet Atmospheres

Not only have astronomers discovered thousands of exoplanets, but they’re even starting to study the atmospheres of worlds thousands of light-years away. What can we learn about these other worlds, and maybe even signs of life.

وتظهر الملاحظات

A faint resemblance of Sun and Earth (Max Planck Institute for Solar System Research)

Transcript

Fraser: Starting to cast episode 573, exoplanet atmospheres. Welcome to Astronomy Caster weekly facts-based journey through the cosmos. Where we help you understand not only what we know, but how we know what we know. I’m Fraser Cain, publisher of Universe Today. With me as always is Dr. Pamela Gay a senior scientist for the Planetary Science Institute and the director of Cosmo Quest. Hey, Pamela, how are you doing?

Pamela: I’m doing well. How are you doing, Fraser?

Fraser: I’m doing great. Again, normally I talk about how wonderful the weather is. But actually, here the weathers gotten really nasty again. It’s gotten cold and raining and it’s been a pretty mediocre springtime and we’re stuck in doors. Although, amazingly they’ve decided that the virus is pretty much wiped out on Vancouver Island. So, at this point now no cases in two weeks, nobody in the hospital. We have no issue.

Pamela: So, clearly what you need is absolutely no more travel, no guest, no visitors,

Pamela: Isolate the island, lock down the borders.

Fraser: Yeah, shutting off the island. No one else can come to our island until that vaccine gets created. So, it’s like a mini New Zealand.

Pamela: So, we’re not so lucky here. We’re dealing with the fact that in the United States the Memorial Day holiday weekend lead to lots of people getting together. We’re having resurgent’s nationwide. Here in the small town I live in, we’ve had seven new cases diagnosed in the past week. But to get tested, you have to be so sick they’re gonna hospitalize you.

Fraser: So, definitely remain inside.

Pamela: Yeah. People in my life will not let me leave my house or leave my yard is the case, maybe.

Fraser: I think it’s important for us to just mention, as a Canadian, I’m watching what’s going on in your country right now with shock and horror. Yet, this is clearly a long time coming and I just really hope that this time around the people in power listen to the desires of the individuals who have had various levels of oppression. It is gone on for too long it’s ridiculous to see this happen again and again. It’s great to see both the amount of protest and just a showing of support that’s going on. To see, I hope, people taking this seriously and enacting significant change.

Pamela: To put things bluntly, black lives matter and for too long they have been considered disposable by the police here in the United States. Where we see white serial killers, people who shoot up schools, getting carried away in handcuffs and given hamburgers. White supremacist allowed to fill our capital buildings while wearing sub machine guns with nothing happening. We have watched as children get killed playing in parks with water guns. We have seen a teenager walking home with Twizzlers get killed for no reason. Black lives matter.

Fraser: Yeah. This has been going on. It was just with the most recent event, it was just such a stark obvious, well documented example of a man being killed by police in real time. You got to see it.

Pamela: One in one thousand black men and boys in this country can expect to be killed by the police.

Fraser: So, you have our support in Canada, everyone who’s protesting. We will continue, I think to keep this in the forefront of all of our minds as we move forward. That’s it, let’s get on with the astronomy. So, not only have astronomers discovered thousands of exoplanets. But they’re even starting to study the atmospheres of worlds thousands of light years away. What can we learn about these other worlds and maybe even signs of life?

So, at this point now, of course, we know of more than four thousand exoplanets. I’ve lost count it’s too many to count. It’s in the thousands, which is such great news. But all we know about the vast majority of these planets is it exist. It goes around the star every X amount of days, weeks, months. It might be this size it might be that size and it might have more or less mass than the earth.

But we don’t know much and that’s kind of boring. What we really wanna know is there atmosphere, is there liquid water? Are there inhabitable zones, does it look like the kind of world that we could find life on? Finding and actually examining atmospheres is next level. So, what does it take for some kind of telescope to be able to examine the atmosphere of an exoplanet?

Pamela: What it takes quite simply is catching a planet in the process of passing in front of the star it orbits. Being able to get sufficiently high-resolution spectra both with the planet in front of the star and not in front of the star. That we can see what the planet’s atmosphere is when we subtract the stars light from the star plus planet’s light.

Fraser: Let’s talk about that idea of the spectra of the star and the spectra of the planet. So, what are you talking about there?

Pamela: So, anything that is giving off light is giving it off in some portion of a rainbow. This means that if we recreate the Pink Floyd cover art and shine light through a prism, we see it spread out into a rainbow. Now, it turns out different atoms will absorb light and admit light in very specific colors that are determined through quantomechanics and the exact temperature and energy configuration of that atom.

So, when we look at a spectrum and we see super imposed, on this rainbow, dark lines and bright lines, absorption, and emission lines. We can say this rainbow captured the absorption and emission of light from this specific set of atoms. With our sun, this allows up to get the composition of it’s atmosphere. With our own atmosphere we see lines that are getting absorbed out of the sunlight by water vapor in the atmosphere. Water vapors one of the most annoying things in our atmosphere that plagues spectroscopist. So, we can measure our own atmosphere with our telescopes.

فريزر: صحيح. So, you take the light from anything, a star, a galaxy, a planet, whatever you want. You break that light Pink Floyd style into a rainbow. You then blow that rainbow up so that it’s really big and you will see dark lines and bright lines in that rainbow. From that, that will tell you the presence of various chemicals. You’ll say, “Oh, there’s oxygen there.” “Oh, there’s water there.” “Oh, there’s uranium there.” Each element, each atom will provide a very specific signature.

Fraser: Now, you don’t know how much there is. You just know that it exists, right?

Pamela: Well, you can actually start to get in how much based on how much absorption or emission is going on. Each atom is contributing its own number of photons, but it can only do so much by itself. It’s through atom, upon atom, upon atom working together to absorb that light.

That we’re able to see the bright and dark bands that we see. Now, if you only have the smallest amount of oxygen in a planet’s atmosphere. We may never see absorption lines from that because there’s just not enough atoms to do the absorption. But if a planet that has an atmosphere rich in oxygen passes in front of it’s star. We will see that as deeper lines in the spectrum. So, we can actually start to get at ratios of how much of one atom or molecule is present versus another atom or molecule.

Fraser: So, then let’s talk about how this relates to studying the atmosphere of a plant. So, you’re taking this rainbow, you’re watching the star. You’re getting one rainbow and then the plant passes in front of the star and then you get a second rainbow?

Fraser: What does that tell you?

Pamela: Well, it tells you the two of them aren’t identical in their velocities and their compositions. So, all the little variations in the placement and depth or height of those absorption and emission lines. They tell us something different about the story. So, for instance we’ve all seen what happens when you turn on a blue light and a red light and you partially overlap the light. You see purple in the middle, you see the combination of the light from the two sources.

Well, this is exactly what happens when you have a planet passing in front the star. You have the light that isn’t going through the atmosphere and you have the light that is going through the atmosphere super imposed together. If you’re able to say, “Okay, I know what this light from the star is, let me subtract that.” That lets you see just what the planet and the planet alone is. It’s this secondary rainbow, which interestingly because the star and the planet have different velocities.

Is actually going to be blue shifted or red shifted. So, the individual, let’s say there’s carbon dioxide in the atmosphere of that planet. We’ll see all the little carbon dioxide lines shifted from any carbon dioxide. If it’s a super cool star, in the star’s light.

Fraser: Wow. So, that way you may know. Like if you see carbon dioxide you may say, “Okay, well we know there’s carbon dioxide. But we don’t know whether it’s coming from the star or the planet.” But it turns out, you can tell just by how that light is shifted. So, what are the instruments? What are the tools that astronomers use to study the atmospheres? Again, it’s blowing my mind that I’m even saying these words. What methods, what tools? In terms of telescopes, what observatories is doing the heavy lifting in studying the atmospheres of these other planets?

Pamela: Well, the old work horse that did this for the longest time and is sadly no longer with us is Spitzer. The first mission to really be able to say this world has an atmosphere and we’re looking at it. Was that telescope working in the infrared where the light from planets is brightest because planets are just warm little bodies. So, we emit the most light in infrared and stars are often fainter in the infrared. So, you’re dealing with less star light, more planet light and Spitzer was kind of ideal for this. JWST when and if it launches is gonna be even better.

Fraser: When it launches, not if.

Pamela: It’s 2020. You have to grant me the if in 2020.

Fraser: Possibly yeah, this is a year in flux. I’ll give you that.

Pamela: So, right now we don’t really have any big workhorses. Which is very frustrating for the test mission, which was designed to find these transiting planets and send the data to JWST for follow up. So, we’re having to get creative in what we do, and that creativity means working with a very large telescope and other telescopes here on the planet. To go as far into the infrared as our atmospheres going to allow us to go and use ground-based instruments.

One of the ones that’s proving itself best is EXPRES. EXPRES really earned a name for itself with the MASCARA-2 discovery. That’s an actual planet name, I have no idea what that acronym is. Where it started to be able to look at planetary atmospheres in detail to see what all is out there. Right now, we’re at this really cool stage where we’re able to see hot Jupiter’s that clearly have lead in their atmosphere.

We’re able to find white dwarfs that have anomalous chemicals around them that point to gas giants getting shredded apart. Now, what we haven’t found yet is that world that clearly has oxygen and other signs of life. But side by side with all the folks that are working and doing these atmospheric measurements are folks doing atmospheric models.

Fraser: Wow, yeah. So, I guess that’s the next step then. Is we’re starting to see enough of these measurements of these atmospheres that they’re starting to get some confirmation of the models. Which they’ve been working on for a long time. We’ve been seeing just some incredible models of exoplanets. So, how do they think that exoplanet atmospheres would work? Because I guess, the point is that you would be looking for thing which we don’t have in the solar system.

Pamela: At a certain point, a planet is a planet and it’s gonna have an atmosphere that is suited to the chemical composition and temperature structure of the solar system it formed in. So, this means that we are looking at super-heated at gas giants. KELT-9B comes to mind. This is a gas giant that is so close to its host star that it’s surface facing it’s star is the same temperature as some stars.

It’s getting roasted from the outside, it’s not generating that heat from the inside. But when you’re looking at a planet like that, you don’t expect to see nice, happy everyday hydrogen and helium because it’s been ionized completely. This is where we start looking for things that have a few more electrons that they hold onto a little better. This is where we’re doing things like looking for sulfur in these atmospheres.

Fraser: Yeah. I know there was one planet, it was a hot Jupiter. That we were seeing things like molten iron in the atmosphere, molten aluminum. Places where it rains titanium. Imagine clouds, but the clouds are made of titanium. It’s that hot, it’s so hot that every possible metal turns into a gas and forms clouds. Cloudy with a chance of titanium rain.

Pamela: This is showing our bias in what planets that we’ve found so far. Now, we don’t actually know what the typical planetary system looks like. We don’t know how often you have hot Jupiter’s versus how often you have little tiny worlds like Mercury that we’re unable to detect at this point in time. Currently, because it is easiest to find massive planets really close to stars. Most of the planets we have found are these massive planets very close to their stars.

We’re getting better, today we had the announcement of a two Earth mass planet orbiting a regular star. So, we have finally found a fat Earth, is what I’m gonna call this. It is beautiful in it’s Earthiness. It’s three thousand and some odd light years away, so we’re not getting there anytime soon. But the fact that we have found the sucker. At 85% likelihood, there’s still error bars.

فريزر: صحيح. Of course, it’s crazy to think we’ve found Earth sized worlds. We’ve found Earth sized worlds orbiting in the habitable zone of their star, it’s just that star is a red dwarf.

Pamela: These worlds are tidally locked, which gives them a different temperature profile.

Fraser: So, I guess, what would we be wanting to see? So, as that next round. For example, there’s a new telescope coming out. It’s probably going to be launching in 2028. The European Space Agency’s ARIEL Telescope. The Atmospheric Remote Sensing Infrared Exoplanet Large Survey. That is gonna be a telescope designed to study the atmospheres of exoplanets. It is going to be able to study the atmosphere of Earth type worlds around other stars. What will astronomers be looking for?

Pamela: Well, there are two teams that have put together atlases. We have a team from Berkeley, a team from Cornell. They have been working to basically map out the distribution of different kinds of planetary atmospheres we can expect. The group at Cornell in particular have been trying to map out what you can expect form Earth like planets at different stages in their evolution. So, here they’ve done things like look at our own historical record. Geological record of our planet Earth and said, “Okay, during the Cambrian period we were having a massive outgrowth of small forms of life. What did Earths atmosphere look like?”

“All right, so fine. What did it look like during pre-industrial civilization? What does it look like now?” Looking a myriad of different points in our planet’s history where we had methanogens. Where we had our normal now oxygen producing plants and saying, “Okay, here is at different stages in a planet’s evolution what you would expect it’s atmosphere to look like.” There are also massive astrobiology collaborations that are looking to say, “Okay, if your life has this technology, look for this.” So, if it has this technology look for this. Pollution is a great way to find life.

Fraser: Yeah. I like that idea that if you look back at the history of the Earth. You said there were what, six major moments or so?

Fraser: Each of which has a dramatic – like the time at the beginning when it was just being smashed by asteroids. A time when it was a carbon dioxide atmosphere similar to say, Mars. Then a time when the oxygen started to take over. You can see a very different signature in the atmosphere of planet Earth at each one of those times. Now, as we are able to actually examine these other planets.

You just map them over and go, “Okay, that is a desolate world that is being hammered by asteroids. That is a world that has cooled down but doesn’t seem to have any life on it. Well, what’s this? That’s interesting, we’re seeing a planet with oxygen in it.” It’s really important work to start doing. Setting up these models now, so that when we know of the atmospheres of thousands of planets, we can start matching them up.

Pamela: It’s got to be so frustrating for some of these scientist that we’re working really hard to have their atlases come out coincident with when JWST would be going up. We’re expecting rapid fire return on investment as world after world was measured as they were found by test, and nope. So, now, we’re in this wait and see game where it’s just like, “We know how to do this. We could be doing this.” We have the publications on what to look for.

We have test finding the worlds. But at least we have VLT, the Very Large Telescope system of four-millimeter telescopes and a bunch of one-meter side dishes. It’s doing the best it can from here on the surface of our planet. Scientist are showing over and over that if you don’t give them the toys they want, they’re gonna repurpose the toys they have to do things no one expected. We are measuring iron ray.

Fraser: Yes, exactly. Obviously, there are like I said, there’s the ARIEL telescope that’s gonna be coming and it’s job is going to be to do that. There’s the HabEx telescope, which could be one of the next great observatories from NASA. Which will do that at an even greater scale. Then there’s the whole next round of the mega telescopes. The Extremely Large Telescope, the Thirty Meter Telescope, the Magellan Telescopes. Each one of these could be brought on board. Of course, James Webb. So, really, we’re really gonna shift that emphasis from, “Let’s see if we can find planets at all.” To, “Let’s study planets and see how similar they are to familiar planets.”

Pamela: What I’m really looking forward to is right now we’re at this point where when we find an atmosphere it’s usually quite extreme. There’s actually been cases with these tidally locked worlds where we have been able to measure the differences between the day and night side temperatures and atmospheric compositions. Because as the small round world orbits in front of it’s host star, we’re actually seeing more of the day side as it goes into the transit. Then more of the day side again when it comes out of transit.

That effectively shows us sunset plus nighttime, just nighttime, and then sunrise plus nighttime. These minor variations allow us to do even more complex math where we’re now subtracting the stars light. Subtracting the light from the nighttime side of the planet and we’re getting left with morning or evening to be able to do complex, essentially meteorology of extreme worlds.

But right now, we’re only at the extreme worlds case. We’re only able to do this with these worlds around red dwarfs with these massive worlds snuggled up to any kind of star they feel like snuggling up to. We can’t yet do this with that fat Earth we just found, but we’re getting there.

Fraser: Yeah, we’ll get there. Also, in terms of technique. When you are trying to look at the planet in front of the sun. You’re essentially back lighting the planet to be able to observe the atmosphere. You’ve got a very powerful light source.

Fraser: So, if those planets are farther away from the sun and you are actually attempting to block the light from the sun. It becomes a much more challenging job of doing spectroscopy on that planet when you aren’t observing the star.

Pamela: That’s actually way less of a problem.

Pamela: Yeah. So, the distance between the planet and the star doesn’t matter at all as long as the planet lines up with the disk of the star. That’s actually the bigger problem. If you have a star with a little tiny planet close to it, passing in front of it. It can have a whole lot of different orbits that still put it in front of that star. As you get further away, the number of orbits.

The amount of shifts you can have and how far up or down your orbit is that keeps you in front of that star. Well, you’re eventually gonna fall off the disk in a lot of cases. So, it’s much more rare to find these distant planets transiting perfectly in front of their stars. But if we see that transit, it’s still just gonna be sunlight through an atmosphere.

Fraser: But I can imagine this future where these more powerful telescopes like the Extremely Large Telescope or James Webb or ARIEL. Are just observing this planet directly. They’re blocking the light from the star and they’re just observing the planet no matter where it is on it’s orbit. Whether it orbits above or below. Whether it orbits face on. I mean, each one of those kinds of observations will be fascinating. It’s just we need to get really good at blocking the light from stars and really good at observing faint planets.

Pamela: It’s the faint planets that’s gonna be hard. The first thing we’re gonna be able to do is go that three pixels. Those three pixels right there, those are a planet. But taking all of the light from those three pixels and then spreading it out into a spectrum gives you essentially no detectable amount of light. So, that’s where it gets tricky.

فريزر: صحيح. So, if you have one photon it’s really hard to turn that single photon into a spectroscopic diagram. You’re just like, “I don’t know.” But you do need a lot of light and the way that you get a lot of light on the thing that’s very faint is you have a very powerful telescope. You gather light for a very long period of time.

Pamela: These suckers are moving.

Fraser: Yeah. On a moving target. So, we’re going to see these give up their secrets very slowly.

Pamela: It’s true. But they’re gonna give up those secrets. Those secrets will be ours.

Fraser: I love it, I love your confidence, good. When do you think we will start, where we will know about the atmospheres of thousands of other planets? What’s your gut tell you? The way we know of thousands of other planets. When will we know the atmospheric composition of thousands of other planets? We know probably ten right now, maybe five, right?

Pamela: I think we’re doing slightly better than that. If you count the ones that we can say, “Oh, it has this one element we can detect. But we can’t tell you a whole lot more.” So, it’s gonna take a dedicated planet observer that has spectroscopic capabilities.

فريزر: صحيح. That’s the ARIEL, so 2028. So, probably it’s gonna do a thousand planets and do a large-scale survey. So, I guess, starting 2028.

باميلا: بالضبط. That’s gonna be our new Kepler just for atmospheres.

Fraser: That sounds amazing. Pamela, do you have some names for us this week?

Pamela: I do. As always, we are supported by the generous contributions of people like you. Fraser and I both have personal Patreon accounts that you can support to support our own work. I am patreon.com/starstrider. Fraser, you’re universetoday?

Fraser: Yeah, universetoday.

Pamela: Then this show is supported, we pay our web content producer Beth Johnson, our video engineer Ally Pelfry and our audio engineer Richard Drumm. Through Patreon –

Fraser: Slash astronomy cast.

Pamela: Yes, slash astronomy cast. So, the people I would like to thank today. Again, we could not do what we do without the generous contributions of these people. We’re even helping to start offering benefits, medical benefits soon to our part-time employees. Because now more than ever, everyone deserves healthcare. So, your contributions if your already donating, thank you. If your on the fence, now is the time to get off the fence and give and be part of providing medical benefits.

So, this month we would like to thank Les Howard, Adam Anise Brown, Emily Patterson, infinitesimal ripple in space time. Add loves science, Gordan Derry, Bill Hamilton, Si Ni, Joshua Pierson, Frank Tippin, Alexis, Richard Riviera, Thomas Sepstrup, Steven Shewalter, Silvan Wespi, Jeff Collins, Marek Vydareny, Articfox, Brian Peacocks, Nate Detwiler, Matt Rucker, Brian Gregory, Ron Thorson, Dave Lacky, Kevin Nitka, Phillip Walker, Chris Scherhaufer and G-force184. Thank you all so very much for everything that you do that allows us to do what we do.


شاهد الفيديو: اغرب 5 كواكب في الكون!! لن تصدق وجودها ابداا (أغسطس 2022).