Alates avastusest 2005. aastal on eksoplaneet HD 189733b oma suuruse, kompaktse orbiidi, Maa läheduse ja köitva sinise taeva atmosfääri tõttu üks enim vaatletud päikesepoolseid planeete. Kuid Hubble'i kosmoseteleskoopi ja Swift-teleskoopi kasutavad astronoomid on näinud planeedi ülemise atmosfääri dramaatilisi muutusi pärast tema vanema vägivaldset ägenemist, mis ujutas planeeti intensiivse röntgenikiirguse käes. Teadlaste sõnul võimaldab see toimingut jälgida põnevat pilku muutuvale kliimale ja ilmastikule meie päikesesüsteemist väljaspool asuvatel planeetidel.
Kui HD 189733b-l on sinine taevas nagu Maal, on see üks paljudest "kuumadest Jupiteritest", mida eksoplaneedi jahimeestel on olnud kõige lihtsam leida: hiiglaslikke gaasiplaneete, mis tiirlevad selle tähe lähedale. HD 189733 asub oma tähe lähedal, nimega HD 189733A, vaid üks kolmandik maa kaugusest Päikesest, mis piiksub tähe ümber 2,2 päevaga. Lisaks on süsteem kõigest 63 valgusaasta kaugusel, nii lähedal, et selle tähte saab binokliga näha kuulsa Dumbbelli udukogu lähedal.
Ehkki selle täht on Päikesest pisut väiksem ja jahedam, muudab see planeedi kliima erakordselt kuumaks, üle 1000 kraadi Celsiuse järgi ning atmosfääri ülaosa lööb energiline äärmuslik ultraviolett- ja röntgenkiirgus.
Isegi kui HD 189733b atmosfääri ei arvatud aurustuvat (nagu sarnane eksoplaneet nimega Osiris või HD 209458b), teadsid astronoomid, et potentsiaal on olemas. Atmosfääri gaasid ulatuvad planeedi "pinnast" kaugemale, võimaldades tähevalgust läbi pääseda. Varasemates vaatlustes suutsid astronoomid uurida, millised keemilised ühendid ümbritsevad HD 189733b. Sellest analüüsist järeldasid teadlased, et vesi ja metaan sisalduvad atmosfääris; ja hiljem kaardistas Spitzeri kosmoseteleskoop isegi temperatuuri jaotuse ümber maakera. Täiendavad uuringud näitasid, et HD 189733b ülemises atmosfääris on õhuke osakeste kiht, mis tekitab õhukesi peegelduvaid pilvi.
Prantsuse Pariisi astrofüüsika instituudist pärit astronoom Alain Lecavelier des Etangs juhtis Hubble'i kasutavat meeskonda, et jälgida selle planeedi atmosfääri kahel perioodil 2010. aasta alguses ja 2011. aasta lõpus, kuna see oli silmitsetud oma vanema tähega. Sel viisil taustvalgustusega jäljendab planeedi atmosfäär tähevalgusse oma keemilise allkirja, võimaldades astronoomidel dekodeerida toimuvat skaaladel, mis on otse pildistamiseks liiga pisikesed. Nad lootsid jälgida atmosfääri aurustumist, kuid olid 2010. aastal pettunud.
"Esimene vaatluste komplekt valmistas tegelikult pettumuse," ütles Lecavelier, "kuna need ei näidanud planeedi atmosfäärist üldse jälgi. Mõistsime midagi huvitavamat alles siis, kui tuli teine vaatluskomplekt. ”
Meeskonna 2011. aastal tehtud järelvaatused näitasid dramaatilist muutust, ilmnedes selged märgid sellest, et planeedist puhub vähemalt 1000 tonni sekundis kiirusega 300 000 km / h gaasi kütus, mis annab planeedile komeeti meenutav välimus.
"Me ei olnud lihtsalt kinnitanud, et mõne planeedi atmosfäär aurustub," ütles Lecavelier, "olime jälginud, et aurustuva atmosfääri füüsilised tingimused on aja jooksul erinevad. Keegi polnud seda varem teinud. ”
Miks atmosfääri seisund muutus?
Hoolimata planeedi äärmuslikust temperatuurist, ei ole atmosfäär piisavalt kuum, et 2011. aastal täheldatud kiirusel aurustuda. Selle asemel arvatakse, et aurustumist põhjustavad lähtetähe intensiivne röntgenikiirgus ja ultraviolettkiirgus, mis on umbes 20 korda võimsam kui meie enda Päike. Võttes arvesse ka seda, et HD 189733b on hiiglaslik planeet oma tähe lähedal, peab ta kannatama röntgenikiirguse doosi suhtes 3 miljonit korda suurem kui Maa.
Kuna röntgenikiirgus ja ultraviolettkiirgusega tähtvalgus soojendavad planeedi atmosfääri ja tõenäoliselt juhivad selle põgenemist, jälgis meeskond tähte ka Swifti röntgenteleskoobi (XRT) abil. 7. septembril 2011, vaid kaheksa tundi enne Hubble'i kavandatud transiidi jälgimist, jälgis Swift tähte, kui see võimsa tulekahju vallandas. See helendas röntgenikiirguses 3,6 korda - teravik, mille heite tase oli juba kõrgem kui päike.
"Planeedi tähe lähedus tähendab, et seda tabas kümneid tuhandeid kordi tugevam röntgenkiirte lööklaine, kui Maa kannatab isegi X-klassi päikesepurske ajal, mis on kõige tugevam kategooria," ütles kaasautor Peter Wheatley. füüsik Warwicki ülikoolis Inglismaal.
Pärast planeedi tohutu suuruse arvessevõtmist märgib meeskond, et HD 189733b koges umbes 3 miljonit korda nii palju röntgenkiirte, kui Maa saab X-klassi lävel asuva päikesekiirguse eest.
"Röntgenkiirgus on tähe kogutoodangust väike osa, kuid see on piisavalt energiline, et juhtida atmosfääri aurustumist," ütles kaasautor Peter Wheatley Suurbritannia Warwicki ülikoolist. "See oli HD 189733A eredaim röntgenikiirgus, mida on tänaseni mitu täheldatud, ja tundub väga tõenäoline, et selle leegistuse mõju planeedile ajendas Hubble'i abil mõni tund hiljem näha aurustumist."
Meeskond ütles ka, et tähe väljundi muutused võivad tähendada, et see toimub hooajaliselt sarnaselt Päikese 11-aastase päikesepistetsükliga.
Meeskond loodab tulevaste vaatluste abil Hubble'i ja ESA XMM-Newtoni röntgenograafilise kosmoseteleskoobi abil täpsustada muudatusi, kuid nendib, et pole kahtlust, et planeeti tabas tähe äratus, ega kahtlust, et kosmose aurustumise kiirus planeedi atmosfäär tulistas üles.
See uurimus näitab missioonidevahelise koostööuuringute eeliseid, kuna Swift nägi plahvatust ja Hubble nägi, et planeedi atmosfäärist eraldus tohutu kogus gaasi. See annab potentsiaali ka edaspidisteks uurimistöödeks, et jälgida muutusi nii teiste maailmade tähes kui ka atmosfääris.
See NASA Goddardi kosmoselennukeskuse video sisaldab lisateavet:
Plii kujutise pealdis: Selle kunstniku esitlus illustreerib HD 189733b atmosfääri aurustumist vastusena võimsale tärnile. NASA Hubble'i kosmoseteleskoop tuvastas põgenevad gaasid ja NASA satelliit Swift püüdis tähepalaviku. Autor: NASA Goddardi kosmoselennukeskus.
Teine pildi pealdis: Swifti ultraviolett- / optiline teleskoop jäädvustas selle HD 189733b tähe vaate 14. septembril 2011. Pilt on 6 kaareminuti pikkune. Autor: NASA / Swift / Stefan Immler
