Ahli Astronom Menyediakan 'Panduan Lapangan' Kepada Exoplanet Yang Dikenali Sebagai Musytari Panas

Hot Jupiters -- planet gas gergasi yang berlumba mengelilingi bintang tuan rumah mereka dalam orbit yang sangat ketat -- telah menjadi sedikit kurang misteri hasil kajian baharu yang menggabungkan pemodelan teori dengan pemerhatian oleh Teleskop Angkasa Hubble.

Manakala kajian terdahulu kebanyakannya tertumpu kepada dunia individu yang diklasifikasikan sebagai"hot Jupiters" disebabkan persamaan cetek mereka dengan gergasi gas dalam sistem suria kita sendiri, kajian baharu itu adalah yang pertama melihat populasi dunia pelik yang lebih luas. Diterbitkan diAstronomi Alam, kajian yang diketuai oleh penyelidik Universiti Arizona, menyediakan ahli astronomi dengan"panduan lapangan" yang belum pernah terjadi sebelumnya; kepada Musytari panas dan menawarkan pandangan tentang pembentukan planet secara umum.

Walaupun ahli astronomi berpendapat bahawa hanya kira-kira 1 dalam 10 bintang menjadi tuan rumah eksoplanet dalam kelas Musytari yang panas, planet-planet aneh itu membentuk sebahagian besar eksoplanet yang ditemui setakat ini, disebabkan fakta bahawa mereka lebih besar dan lebih terang daripada jenis eksoplanet lain, seperti sebagai planet berbatu, lebih mirip Bumi atau lebih kecil, planet gas yang lebih sejuk. Bersaiz dari kira-kira satu pertiga saiz Musytari hingga 10 jisim Musytari, semua Musytari panas mengorbit bintang tuan rumah mereka pada jarak yang sangat dekat, biasanya lebih dekat daripada Mercury, planet paling dalam dalam sistem suria kita, dengan matahari. A"tahun" pada Musytari panas biasa berlangsung berjam-jam, atau paling lama beberapa hari. Sebagai perbandingan, Mercury mengambil masa hampir tiga bulan untuk menyelesaikan perjalanan mengelilingi matahari.

Kerana orbitnya yang rapat, kebanyakan, jika tidak semua, Musytari panas dianggap terkunci dalam pelukan berkelajuan tinggi dengan bintang tuan rumah mereka, dengan satu sisi terdedah selama-lamanya kepada sinaran bintang' dan sebelah lagi diselubungi dalam kegelapan yang kekal. Permukaan Musytari panas biasa boleh menjadi sepanas hampir 5,000 darjah Fahrenheit, dengan"lebih sejuk" spesimen mencapai 1,400 darjah -- cukup panas untuk mencairkan aluminium.

Penyelidikan itu, yang diketuai oleh Megan Mansfield, Felo Sagan NASA di Balai Cerap Steward Universiti Arizona's, menggunakan pemerhatian yang dibuat dengan Teleskop Angkasa Hubble yang membolehkan pasukan mengukur secara langsung spektrum pelepasan daripada Musytari panas, walaupun pada hakikatnya Hubble tidak dapat't imej mana-mana planet ini secara langsung.

& quot;Sistem ini, bintang-bintang ini dan Musytari panasnya, terlalu jauh untuk menyelesaikan bintang individu dan planetnya," Mansfield berkata."Apa yang kita boleh lihat hanyalah satu titik -- gabungan sumber cahaya kedua-duanya."

Mansfield dan pasukannya menggunakan kaedah yang dikenali sebagai gerhana sekunder untuk mengusik maklumat daripada pemerhatian yang membolehkan mereka mengintip jauh ke dalam planet' atmosfera dan mendapatkan pandangan tentang struktur dan solek kimia mereka. Teknik ini melibatkan pemerhatian berulang terhadap sistem yang sama, menangkap planet di pelbagai tempat di orbitnya, termasuk apabila ia tenggelam di belakang bintang.

& quot;Kami pada asasnya mengukur gabungan cahaya yang datang dari bintang dan planetnya dan membandingkan ukuran itu dengan apa yang kita lihat apabila planet itu tersembunyi di sebalik bintangnya," Mansfield berkata."Ini membolehkan kita menolak sumbangan bintang' dan mengasingkan cahaya yang dipancarkan oleh planet ini, walaupun kita' tidak dapat melihatnya secara langsung."

Data gerhana memberikan para penyelidik gambaran tentang struktur terma atmosfera Musytari panas dan membolehkan mereka membina profil individu suhu dan tekanan untuk setiap satu. Pasukan itu kemudian menganalisis cahaya inframerah dekat, yang merupakan kumpulan panjang gelombang hanya di luar julat yang boleh dilihat manusia, datang dari setiap sistem Musytari panas untuk apa yang dipanggil ciri penyerapan. Oleh kerana setiap molekul atau atom mempunyai profil penyerapan khususnya sendiri, seperti cap jari, melihat pada panjang gelombang yang berbeza membolehkan penyelidik mendapatkan maklumat tentang solekan kimia Musytari panas. Contohnya, jika air terdapat dalam atmosfera planet', ia akan menyerap cahaya pada 1.4 mikron, yang termasuk dalam julat panjang gelombang yang boleh dilihat oleh Hubble dengan baik.

& quot;Dalam satu cara, kami menggunakan molekul untuk mengimbas melalui atmosfera pada Musytari panas ini," Mansfield berkata."Kita boleh menggunakan spektrum yang kita perhatikan untuk mendapatkan maklumat tentang apa atmosfera diperbuat daripada, dan kita juga boleh mendapatkan maklumat tentang rupa struktur atmosfera."

Pasukan itu melangkah lebih jauh dengan mengukur data pemerhatian dan membandingkannya dengan model proses fizikal yang dipercayai sedang berfungsi di atmosfera Musytari yang panas. Kedua-dua set sepadan dengan sangat baik, mengesahkan bahawa banyak ramalan tentang planet' alam semula jadi berdasarkan kerja teori nampaknya betul, menurut Mansfield, yang berkata penemuan itu"mengujakan kerana ia adalah sesuatu yang tidak dijamin."

Keputusan menunjukkan bahawa semua Musytari panas, bukan hanya 19 yang termasuk dalam kajian, mungkin mengandungi set molekul yang serupa, seperti air dan karbon monoksida, bersama-sama dengan jumlah molekul lain yang lebih kecil. Perbezaan di antara planet-planet individu kebanyakannya sepatutnya berjumlah berbeza-beza jumlah relatif molekul-molekul ini. Penemuan juga mendedahkan bahawa ciri penyerapan air yang diperhatikan berbeza sedikit dari satu Musytari panas ke seterusnya.

& quot;Secara keseluruhannya, keputusan kami memberitahu kami ada peluang yang baik untuk kami mengetahui perkara-perkara besar yang berlaku dalam kimia planet-planet ini," Mansfield berkata."Pada masa yang sama, setiap planet mempunyai susunan kimianya sendiri, dan itu juga mempengaruhi apa yang kita lihat dalam pemerhatian kita."

Menurut pengarang, hasilnya boleh digunakan untuk membimbing jangkaan tentang perkara yang mungkin dapat dilihat oleh ahli astronomi apabila melihat Musytari panas yang belum pernah' tidak dikaji sebelum ini. Pelancaran teleskop utama berita NASA's, Teleskop Angkasa James Webb, yang dijadualkan pada 18 Disember, telah membuatkan pemburu eksoplanet teruja kerana Webb boleh melihat dalam julat cahaya inframerah yang lebih luas, dan akan membolehkan lebih banyak lagi melihat terperinci pada eksoplanet, termasuk Musytari panas.

& quot;Terdapat banyak yang masih'tidak tahu tentang bagaimana planet terbentuk secara umum, dan salah satu cara kami cuba memahami bagaimana ia boleh berlaku adalah dengan melihat atmosfera panas ini. Musytari dan memikirkan bagaimana mereka berada di tempat mereka berada," Mansfield berkata."Dengan data Hubble, kita boleh melihat arah aliran dengan mengkaji penyerapan air, tetapi apabila kita bercakap tentang komposisi atmosfera secara keseluruhan, terdapat banyak molekul penting lain yang anda ingin lihat, seperti karbon monoksida dan karbon dioksida, dan JWST akan memberi kita peluang untuk benar-benar memerhatikannya juga."