Экзопланеты, похожие на «Супер-Юпитер», могут выглядеть не так, как считалось

Фото из открытых источников

Юпитер — самая большая планета в Солнечной систем0е. Это также одна из самых больших планет во Вселенной. Существуют планеты с гораздо большей массой, но благодаря гравитации они, как правило, плотнее, а не «больше».

Это поднимает интересный вопрос о массивных экзопланетах. Похожи ли они на Юпитер? Новое исследование показывает, что, вероятно, нет.

Прежде чем перейти к деталям, стоит разобраться, в чем состоят различия между планетой, коричневым карликом и звездой.

В самом общем смысле, планета достаточно массивна, чтобы сжаться в сферу при гидростатическом равновесии, но недостаточно массивна, чтобы инициировать какой-либо термоядерный синтез в своем ядре.

Звезды достаточно массивны, чтобы инициировать термоядерный синтез водорода.

Коричневые карлики занимают промежуточное положение. Они слишком малы, чтобы инициировать термоядерный синтез водорода, как настоящие звезды, но достаточно велики, чтобы в них происходил некоторый синтез дейтерия.

По массе все объекты массой до 10 Юпитеров являются планетами, объекты массой более 90 Юпитеров — звездами, а коричневые карлики занимают промежуточное положение.

Нам давно известно, что самые массивные коричневые карлики очень похожи на звезды. Температура их поверхности может достигать почти 3000 К. Если бы мы увидели такой карлик вблизи, он выглядел бы как глубокий красный карлик.

А что насчет самых маленьких коричневых карликов? Имея массу около 10 Юпитеров, он будет иметь диаметр немного меньше, чем наш самый крупный планетарный собрат, и температуру поверхности в несколько сотен Кельвинов. Это немного теплее, чем 170 К на Юпитере, но недостаточно тепло, чтобы светиться.

В целом, мы представляем себе эти «супер-Юпитеры» очень похожими на Юпитер. Большинство художественных изображений показывают их как газовые планеты с полосатыми облаками, похожими на облака Юпитера или Сатурна.

Чтобы проверить эту гипотезу, в новом исследовании рассматривается экзопланета, известная как VHS 1256b. Она имеет массу около 20 масс Юпитера и является одной из немногих экзопланет, которые мы можем непосредственно увидеть на снимках. Изображения этой планеты, полученные с помощью телескопа JWST, показывают, что это красноватая планета с температурой поверхности около 1300 К.

Она слабо светится в глубоком красном диапазоне, поэтому даже при наличии полосатых облаков она выглядела бы как инопланетный мир. Но благодаря наблюдениям за её спектром команда обнаружила свидетельства существования крупных пылевых бурь в её атмосфере. Это приводит к изменению яркости экзопланеты, подобно колебаниям, которые мы наблюдаем у крошечных звёзд.

На основе этих данных команда смоделировала атмосферу VHS 1256b и планет, более похожих на Юпитер. Наблюдаемый нами на Юпитере полосатый облачный узор вызван сильными ветрами, движущимися параллельно его экватору. Некоторые ветры дуют на восток, а другие — на запад, создавая различные облачные зоны.

Эта структура укрепляется за счет теплообмена между слоями. Но суперюпитеры теплее, поэтому они передают больше энергии в свои атмосферы. Команда обнаружила, что атмосферы суперюпитеров сильнее реагируют на тепло, создавая турбулентные области, которые разрушают полосчатые структуры.

Иными словами, многие суперюпитеры не были бы похожи на своего меньшего собрата, а имели бы более хаотичную поверхность.

Сверх-Юпитеры обладают совершенно уникальным внешним видом.