В статье, которая будет опубликована в Astrophysical Journal, исследователи из Департамента земных, атмосферных и планетарных наук (EAPS) Массачусетского технологического института описывают метод анализа данных космической обсерватории НАСА Кеплер для определения типов облаков на планетах, вращающихся вокруг других. звезды, известные как экзопланеты.Команда, возглавляемая Керри Кахой, доцентом кафедры воздухоплавания и космонавтики Массачусетского технологического института, уже использовала этот метод для определения свойств облаков на экзопланете Kepler-7b.
Планета известна как «горячий Юпитер», поскольку температура в ее атмосфере составляет около 1700 кельвинов.Космический корабль НАСА Кеплер был разработан для поиска планет земного типа, вращающихся вокруг других звезд.
Он был направлен на фиксированный участок космоса, постоянно отслеживая яркость 145 000 звезд. Пересечение орбитальной экзопланеты перед одной из этих звезд вызывает временное затемнение этой яркости, что позволяет исследователям обнаружить ее присутствие.
Исследователи ранее показали, что, изучая изменения количества света, исходящего от этих звездных систем, когда планета проходит транзитом или пересекает перед или позади них, они могут обнаружить присутствие облаков в атмосфере этой планеты. Это потому, что частицы в облаках будут рассеивать световые волны разной длины.Моделирование образования облаков
Чтобы выяснить, можно ли использовать эти данные для определения состава этих облаков, исследователи Массачусетского технологического института изучили световой сигнал от Kepler-7b. Они использовали модели температуры и давления атмосферы планеты, чтобы определить, как в ней будут формироваться различные типы облаков, говорит ведущий автор Мэтью Уэббер, аспирант группы Кахоя в Массачусетском технологическом институте.«Затем мы использовали эти модели облаков, чтобы определить, как свет будет отражаться от атмосферы планеты [для каждого типа облаков], и попытались сопоставить эти возможности с фактическими наблюдениями самой миссии Кеплера», — говорит Уэббер. «Поэтому мы запустили большой набор моделей, чтобы увидеть, какие модели лучше всего подходят для статистических наблюдений».
Работая таким образом в обратном направлении, они смогли сопоставить данные космического корабля Kepler с типом облака, состоящего из испаренных силикатов и магния. Чрезвычайно высокие температуры в атмосфере Kepler-7b означают, что некоторые минералы, которые обычно существуют в виде горных пород на поверхности Земли, вместо этого существуют в виде паров высоко в атмосфере планеты. Эти минеральные пары образуют маленькие облачные частицы по мере того, как они охлаждаются и конденсируются.Кеплер-7b — это планета, заблокированная приливом, что означает, что она всегда показывает одно и то же лицо своей звезде — так же, как Луна делает это с Землей.
В результате примерно половина дневной стороны планеты, которая постоянно обращена к звезде, покрыта облаками из силиката магния, как выяснила команда.«На самом деле мы не делаем ничего сложнее, чем запускать телескоп в космос и смотреть на звезду в камеру», — говорит Кахой. "Затем мы можем использовать то, что мы знаем о Вселенной, с точки зрения температуры и давления, о том, как вещи смешиваются, как они стратифицируются в атмосфере, чтобы попытаться выяснить, какое сочетание вещей будет вызывать наблюдения, которые мы видим из эти самые простые инструменты », — говорит она.
Подсказка об атмосфере экзопланетПонимание свойств облаков на Kepler-7b, таких как их минеральный состав и средний размер частиц, многое говорит нам о физической природе атмосферы планеты, говорит член команды Николь Льюис, постдок EAPS. Более того, этот метод можно использовать для изучения свойств облаков на разных типах планет, говорит Льюис: «Например, это один из немногих методов, который может помочь вам определить, есть ли на планете даже атмосфера».
По словам Льюиса, покрытие и состав облаков планеты также оказывают значительное влияние на то, сколько энергии от ее звезды она будет отражать, что, в свою очередь, влияет на ее климат и, в конечном итоге, на ее обитаемость. «Итак, прямо сейчас мы смотрим на эти большие газовые планеты-гиганты, потому что они дают нам более сильный сигнал», — говорит она. «Но та же методология может быть применена к меньшим планетам, чтобы помочь нам определить, пригодна ли планета для жизни или нет».Исследователи надеются использовать этот метод для анализа данных, полученных в результате выполнения НАСА миссии Кеплера, известной как K2, которая начала изучать различные участки космоса в июне прошлого года.
Они также надеются использовать его на данных запланированной миссии MIT Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), говорит Кахой.«TESS — это продолжение Кеплера, возглавляемое главным исследователем Джорджем Рикером, старшим научным сотрудником Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института им.
Кавли. По сути, он будет проводить измерения, аналогичные Кеплеру, но для разных типов звезд», Кахой говорит. «Кеплеру было поручено смотреть на одну группу звезд, но звезд очень много, и TESS будет собирать образцы самых ярких звезд на всем небе», — говорит она.
«Эта статья — первая, в которой модели циркуляции, включая облака, сравниваются с наблюдаемым распределением облаков на Kepler-7b», — говорит Хизер Кнутсон, доцент кафедры планетологии Калифорнийского технологического института, которая не принимала участия в исследовании.«Их модели показывают, что облака на этой планете, скорее всего, сделаны из жидкой породы», — говорит Кнутсон. «Это может звучать экзотично, но эта планета представляет собой планету-гигант из горячего газа, вращающуюся очень близко к своей родительской звезде, и мы должны ожидать, что она может выглядеть совершенно иначе, чем наш собственный Юпитер».