Читать дальше...Некоторые сведения о звезде и планете
Планета HD80606b была открыта в 2001 году по спектроскопическим наблюдениям её центральной звезды — HD 80606. Поскольку звезда и планета на деле обращаются вокруг общего центра масс, то для астрономов на Земле звезда как будто колышется вперёд-назад, и эти колебания отражаются в измеренной по спектру лучевой скорости. Сама HD 80606 расположена примерно в 190 световых годах в направлении на созвездие Большой Медведицы и очень похожа на Солнце. В отличие от Солнца, правда, у неё есть звезда-спутник HD 80607, находящийся от HD 80606 примерно вдвое дальше, чем Нептун от Солнца.
А вот планета, которая крутится вокруг HD 80606, ни на одну из планет Солнечной системы не похожа. Этот газовый гигант массой минимум в 4 массы Юпитера движется по невероятно вытянутой орбите (расстояние от звезды варьируется от 5 до 115 млн. км.) с эксцентриситетом 0,93 (в зависимости от величины эксцентриситета (е) орбита имеет форму эллипса (е < 1), параболы (е = 1) или гиперболы (е > 1)); возможно, так вытянуло орбиту именно взаимодействие со второй звездой системы. В апоастре (самой далёкой точке орбиты), где планета проводит больше всего времени, HD 80606b оказывается примерно на том же расстоянии от звезды, что Земля — от Солнца.
Достигнув апоастра, HD 80606b начинает стремительное "падение" в сторону своего светила и через 55 (земных) дней расстояние до звезды меняется почти в 30 раз, и в такое же число раз вырастает видимый размер светила — при прохождении периастра (ближайшей точки орбиты) оно занимает чуть не полнеба. При этом поток энергии, в котором купается планета, вырастает в 800 с лишним раз! Всё повторяется с орбитальным периодом в 111 дней и 10 часов.
О погодных условиях на экзопланете
Заказав наблюдения на космическом инфракрасном телескопе NASA Spitzer, ученые решили выяснить, что творится на планете в момент максимального сближения со звездой. Результаты этих наблюдений опубликованы в последнем номере Nature.
Конечно, саму планету астрономы не видели. Лофлин и его коллеги измеряли общий поток инфракрасного излучения от системы "звезда + планета" на длине волны в 8 микрон. На таких длинных волнах излучение звезды уже послабее, чем в оптическом диапазоне, а вот свечение нагретой атмосферы планеты, наоборот, максимально. Однако и этот максимум ничтожно мал в сравнении с излучением звезды — Лофлин и его коллеги совершили маленький научный подвиг, измеряя отклонения от среднего потока энергии с точностью в сотые доли процента.
Поскольку орбита планеты известна по спектрометрическим наблюдениям, то момент очередного пролёта рядом со звездой можно точно предсказать заранее. Именно в такое время в ноябре 2007 года учёные и измеряли свет планеты. До пролёта периастра поток энергии оказался чуть ниже, после — чуть выше. Это планета нагрелась и начала ярче светить.
Обработка наблюдений принесла совершенно неожиданный результат. Мало того, что удалось увидеть так называемое вторичное затмение — крохотное падение блеска системы в тот момент, когда планета оказывается за диском звезды, оказалось, что HD 80606b греется невероятно быстро — всего за 6 часов её температура "скакнула" почти вдвое по естественной шкале Кельвина.
Земной атмосфере, при прочих равных условиях, потребовалось бы несколько дней, чтобы нагреться до такой же степени. Этот результат очень важен для специалистов по планетным атмосферам, которым приходится закладывать скорость реакции на нагрев в свои модели. Измерить эту величину у других "горячих юпитеров" вряд ли получится — они, как правило, движутся по круговым орбитам, а на таких орбитах приливное воздействие звезды на планету синхронизует обращение планеты вокруг светила и вращение вокруг своей оси. Планета в итоге крутится вокруг своего солнца, глядя на него одной и той же стороной (как Луна на Землю), а крупномасштабные течения тепла и вещества в атмосфере оказываются стационарными.
В случае с HD 80606b никакой стационарности нет. Даже её вращение и орбитальное движение не синхронизованы — скорость движения приливных горбов по поверхности планеты сильно меняется от одной точки орбиты к другой. Если вращение планеты с чем и синхронизовано, так это с её орбитальной скоростью в периастре, где приливное взаимодействие сильнее всего; из-за этого сутки на HD 80606b, скорее всего, длятся 40 часов 40 минут.
Такой "солнечный удар" не проходит планете даром.
Компьютерная модель
Соавтор исследования Джонатан Ленгтон вместе с Грегори Лофлином использовали данные, полученные с телескопа, чтобы смоделировать процессы, происходящие в атмосфере планеты. Компьютерная модель показала, что в атмосфере HD 80606b каждые 112 дней по мере сближения со звездой должны случаться сильнейшие штормы и образовываться ударные волны. Температура в подсолнечной точке увеличивается так быстро, что тепло не успевает расходиться по планете естественным образом. Возникает ударная волна, за расширяющимся фронтом которой скорость ветра достигает 5 км/с — это выше скорости звука. Меньше чем за сутки волна обегает планету, полностью перелопатив движение воздушных масс в её атмосфере. Согласно модели, силы Кориолиса, возникающие из-за вращения планеты, закручивают ударную волну, превращая её в гигантские вихри в двух полушариях планеты. И в этих вихрях бурлит газ, нагретый почти до 1000°C, постепенно высвечивая свою энергию в окружающее пространство.
Со временем вихри постепенно затихают. Но бег планеты по орбите не остановить, и ровно через 111 дней и 10 часов история повторяется.