Od svojho objavu v roku 2005 bol exoplanet HD 189733b jednou z najsledovanejších extra slnečných planét vďaka svojej veľkosti, kompaktnej obežnej dráhe, blízkosti Zeme a lákavej atmosfére modrej oblohy. Astronómovia používajúci Hubbleov vesmírny ďalekohľad a Swiftový ďalekohľad však boli svedkami dramatických zmien v hornej atmosfére planéty po prudkom vzplanutí od jej rodiča, ktorý kúpal planétu intenzívnym röntgenovým žiarením. Vedci tvrdia, že možnosť sledovať túto akciu dáva vzrušujúci pohľad na meniace sa podnebie a počasie na planétach mimo našej slnečnej sústavy.
Kým HD 189733b má modrú oblohu ako Zem, je to jeden z mnohých „horúcich jupiterov“, ktoré boli pre poľovníkov exoplanet najjednoduchšie nájsť: obrovské planéty zemného plynu, ktoré obiehajú veľmi blízko svojej hviezdy. HD 189733 leží extrémne blízko k svojej hviezde, nazývanej HD 189733A, vzdialená iba jedna tretina vzdialenosti, ktorú je Zem od Slnka, bičuje okolo hviezdy za 2,2 dní. Systém je navyše vzdialený iba 63 svetelných rokov, takže je tak blízko, že jeho hviezdu je možné vidieť ďalekohľadom v blízkosti slávnej hmloviny Činka.
Aj keď je jej hviezda o niečo menšia a chladnejšia ako Slnko, podnebie planéty je mimoriadne horúce, nad 1000 stupňov Celzia, a hornú atmosféru potláča energické extrémne ultrafialové a röntgenové žiarenie.
Aj keď atmosféra HD 189733b sa nepovažovala za odparujúcu sa (ako podobný exoplanet s názvom Osiris alebo HD 209458b), astronómovia vedeli, že existuje potenciál. Atmosférické plyny siahajú ďaleko za planétový „povrch“, čo umožňuje priechod hviezdneho svetla, a podľa predchádzajúcich pozorovaní boli astronómovia schopní nahliadnuť do toho, čo chemické zlúčeniny obklopujú HD 189733b. Z tejto analýzy vedci odvodili, že voda a metán sú obsiahnuté v atmosfére; a neskôr vesmírny teleskop Spitzer dokonca zmapoval rozloženie teploty po celom svete. Ďalší výskum ukázal, že v hornej atmosfére HD 189733b existuje tenká vrstva častíc, ktorá vytvára tenké reflexné oblaky.
Astronóm Alain Lecavelier des Etangs z Parížskeho astrofyzikálneho inštitútu vo Francúzsku viedol tím, ktorý pomocou Hubbleovho teleskopu pozoroval atmosféru tejto planéty počas dvoch období začiatkom roka 2010 a koncom roka 2011, pretože bola silhouetovaná proti svojej materskej hviezde. Aj keď je podsvietená týmto spôsobom, atmosféra planéty vtlačí svoj chemický podpis na hviezdne svetlo, čo umožňuje astronómom dekódovať, čo sa deje na mierkach, ktoré sú príliš malé na to, aby sa dali priamo zobraziť. Dúfali, že sa atmosféra vyparí, ale v roku 2010 boli sklamaní.
„Prvý súbor pozorovaní bol v skutočnosti sklamaním,“ povedal Lecavelier, „pretože nepreukázali vôbec žiadnu stopu atmosféry planéty. Až keď prišla druhá sada pozorovaní, uvedomili sme si, že sme robili niečo zaujímavejšie. “
Následné pozorovania tímu, ktoré sa uskutočnili v roku 2011, ukázali dramatickú zmenu s jasnými príznakmi fúkania plynu z planéty rýchlosťou najmenej 1 000 ton za sekundu, rýchlosťou 300 000 mph, čo dáva planéte vzhľad kométy.
„Nepotvrdili sme, že atmosféra niektorých planét sa vyparuje,“ povedal Lecavelier, „sledovali sme, ako sa fyzikálne podmienky v odparujúcej sa atmosfére menia v priebehu času. Nikto to predtým neurobil. “
Prečo sa teda zmenila atmosféra?
Napriek extrémnej teplote planéty nie je atmosféra dostatočne horúca na to, aby sa vyparila rýchlosťou, ktorá sa pozorovala v roku 2011. Namiesto toho sa predpokladá, že odparovanie je vyvolané intenzívnym röntgenovým žiarením a extrémnym ultrafialovým žiarením od materskej hviezdy, ktorá je asi 20-krát silnejšia ako sila nášho Slnka. Ak vezmeme do úvahy aj to, že HD 189733b je obrovská planéta veľmi blízko svojej hviezde, musí podstúpiť röntgenovú dávku 3 miliónkrát vyššiu ako Zem.
Pretože röntgenové lúče a extrémne ultrafialové hviezdy zahrievajú atmosféru planéty a pravdepodobne vedú k jej úniku, tím tiež monitoroval hviezdu pomocou röntgenového teleskopu Swift (XRT). 7. septembra 2011, len osem hodín pred plánovaným pozorovaním tranzitu Hubbleom, Swift sledoval hviezdu, keď uvoľnila silný svetelný lúč. V röntgenových lúčoch sa zosvetlila 3,6-krát, pričom na vrcholkoch emisií, ktoré už boli vyššie ako na slnku, sa vyskytla špička.
„Blízkosť planéty v blízkosti hviezdy znamená, že ju zasiahla výbuch röntgenových lúčov, ktoré sú mnohokrát tisíckrát silnejšie ako Zem, a to dokonca aj pri slnečnej erupcii triedy X, najsilnejšej kategórii,“ uviedol spoluautor Peter Wheatley, fyzik na University of Warwick v Anglicku.
Po započítaní enormnej veľkosti planéty tím poznamenal, že model HD 189733b narazil približne 3 milióny krát toľko röntgenových lúčov, ako Zem prijíma zo slnečnej erupcie na hranici triedy X.
"Röntgenové emisie sú malou časťou celkového výkonu hviezdy, ale je to časť, ktorá je dostatočne energetická na to, aby viedla k odparovaniu atmosféry," uviedol spoluautor Peter Wheatley z University of Warwick vo Veľkej Británii. "Bola to najjasnejšia röntgenová erupcia z HD 189733A z niekoľkých doteraz pozorovaných a zdá sa veľmi pravdepodobné, že dopad tejto erupcie na planétu spôsobil vyparovanie, ktoré bolo pozorované o niekoľko hodín neskôr s Hubbleom."
Tím tiež uviedol, že zmeny vo výstupe hviezdy môžu znamenať, že sa podrobuje sezónnemu procesu podobnému 11-ročnému cyklu slnečných škvŕn.
Tím dúfa, že sa objasnia zmeny, ktorým boli svedkami, pomocou budúcich pozorovaní pomocou röntgenového vesmírneho teleskopu Hubble a XMM-Newton ESA, ale tvrdia, že niet pochýb o tom, že planéta bola zasiahnutá hviezdnou erupciou, a nepochybuje sa ani o tom, že miera vyparovania atmosféra planéty stúpala.
Tento výskum ukazuje výhody spoločného výskumu medzi misiami, keď Swift videl svetlicu a Hubble videl obrovské množstvo plynu rozptýlené z atmosféry planéty. Poskytuje tiež potenciál pre budúci výskum, na sledovanie zmien hviezdy a atmosféry iných svetov.
Toto video z Goddard Spaceflight Center NASA poskytuje ďalšie informácie:
Titulok úvodného obrázku: Vykreslenie tohto umelca ilustruje odparovanie atmosféry HD 189733b v reakcii na silnú erupciu z hostiteľskej hviezdy. Hubbleov vesmírny teleskop agentúry NASA zistil unikajúce plyny a satelit Swift od spoločnosti NASA zachytil hviezdnu erupciu. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center.
Titulok druhého obrázka: Ultrafialový / optický teleskop spoločnosti Swift zachytil tento pohľad na hviezdu HD 189733b 14. septembra 2011. Obrázok má priemernú dĺžku 6 arcminút. Kredit: NASA / Swift / Stefan Immler
