Als je een paar uur een grote zwarte rots buiten in de zon zet en hem dan aanraakt, zou je verwachten dat het warmste deel van de rots dat is wat naar de zon was gericht, toch? Welnu, als het gaat om exoplaneten, zullen uw verwachtingen worden overtreden. Een nieuwe analyse van een goed bestudeerd exoplanetair systeem onthult dat een van de planeten - die geen grote zwarte rots is, maar een Jupiter-achtige gasbal - zijn warmste deel tegenover zijn ster heeft.
Het systeem van Upsilon Andromedae, dat 44 lichtjaar verwijderd is van de aarde in het sterrenbeeld Andromeda, is een veel bestudeerd systeem van planeten dat rond een ster draait die iets zwaarder en iets heter is dan onze zon.
De dichtstbijzijnde planeet bij de ster, upsilon Andromeda b, was de eerste exoplaneet waarvan de temperatuur werd gemeten door The Spitzer Space Telescope. Zoals we al in 2006 rapporteerden, werd gedacht dat upsilon Andromeda b netjes aan de ster was vergrendeld en dat de bijbehorende temperatuurveranderingen rond de gastster gingen. Dat wil zeggen, omdat het vanuit ons perspectief achter de ster ging, was het gezicht warmer dan toen het vanuit ons perspectief voor de ster stond. Simpel genoeg, toch? Deze originele resultaten werden gepubliceerd in een paper in Wetenschap op 27 oktober 2006, hier beschikbaar.
Het blijkt dat dit scenario voor temperatuurverandering niet het geval is. UCLA hoogleraar natuurkunde en astronomie Brad Hansen, die co-auteur is van zowel het artikel uit 2006 als de bijgewerkte resultaten, legt uit: “Het oorspronkelijke rapport was gebaseerd op slechts een paar uur aan gegevens, vroeg in de missie genomen, om te zien of dergelijke een meting was zelfs mogelijk (het ligt dicht bij de limiet van de verwachte prestatie van het instrument). Omdat de waarnemingen suggereerden dat het mogelijk was om te detecteren, kregen we meer tijd om het in meer detail te doen. ”
Waarnemingen van upsilon Andromedae b werden in februari 2009 opnieuw met de Spitzer gedaan. Toen de astronomen de planeet meer konden bestuderen, ontdekten ze iets vreemds - hoe warm de planeet was toen hij vanuit ons perspectief voor de ster voorbijging, was een stuk warmer dan toen het voorbijging, precies het tegenovergestelde van wat je zou verwachten, en het tegenovergestelde van de resultaten die ze oorspronkelijk publiceerden. Hier is een link naar een animatie die helpt om dit vreemde kenmerk van de planeet uit te leggen.
Wat de astronomen ontdekten - en nog niet volledig hebben uitgelegd - is dat er ongeveer 80 graden tegenover het oppervlak van de planeet een 'warme plek' is die naar de ster is gericht. Met andere woorden, de warmste plek op aarde bevindt zich niet aan de kant van de planeet die de meeste straling van de ster ontvangt.
Dit is op zich geen nieuwigheid. Hansen zei: “Er zijn verschillende exoplaneten waargenomen met warme plekken, waaronder enkele waarvan de vlekken zijn verschoven ten opzichte van de locatie die naar de ster is gericht (een voorbeeld is het zeer goed bestudeerde systeem HD189733b). Het belangrijkste verschil is in dit geval dat de verschuiving die we waarnemen de grootste is die bekend is. '
Upsilon Andromedae b passeert niet voor zijn ster vanuit ons gezichtspunt op de aarde. Zijn baan is ongeveer 30 graden gekanteld, dus hij lijkt "onder" de ster te passeren als hij langs de voorkant komt. Dit betekent dat astronomen de doorgangsmethode van exoplanetaire studie niet kunnen gebruiken om grip te krijgen op hun baan, maar eerder de sleepboot meten die de planeet op de ster uitoefent. Er is vastgesteld dat upsilon Andromedae b ongeveer elke 4,6 dagen draait, een massa heeft van 0,69 die van Jupiter en een diameter van ongeveer 1,3 Jupiter heeft. Om een beter idee te krijgen van het hele systeem van upsilon Andromedae, zie dit verhaal dat we eerder dit jaar hebben uitgevoerd.
Dus wat zou precies deze bizar geplaatste warme plek op aarde kunnen veroorzaken? De auteurs van het papier suggereren dat equatoriale winden - net als die op Jupiter - warmte over de planeet zouden kunnen overdragen.
Hansen legde uit: “Op het sub-stellaire punt (het dichtst bij de ster) is de hoeveelheid straling die door de ster wordt geabsorbeerd het hoogst, dus het gas daar wordt meer verwarmd. Het zal daarom de neiging hebben om weg te stromen van het hete gebied naar koude gebieden. Dit, gecombineerd met rotatie, geeft een "passaatwind" -achtige structuur aan de gasstroom op de planeet ... De grote onzekerheid is hoe die energie uiteindelijk wordt afgevoerd. Het feit dat we een hotspot van ongeveer 90 graden waarnemen, suggereert dat dit ergens in de buurt van de "terminator" (de dag / nacht-rand) gebeurt. Op de een of andere manier stromen de winden rond vanuit het sub-stellaire punt en verdrijven ze wanneer ze de nachtkant naderen. We speculeren dat dit mogelijk komt door de vorming van een soort schokfront. '
Hansen zei dat ze niet zeker weten hoe groot deze warme plek is. 'We hebben hier slechts een zeer grove maat voor, dus we hebben gemodelleerd als in feite twee hemisferen - de ene heter dan de andere. Je zou de plek kleiner kunnen maken en hem overeenkomstig warmer kunnen maken en je zou hetzelfde effect krijgen. Je kunt dus de spotgrootte versus het temperatuurcontrast inruilen terwijl je de observaties nog steeds combineert. ”
Het meest recente artikel, dat mede is geschreven door leden uit de Verenigde Staten en het VK, zal verschijnen in de Astrophysical Journal. Als je naar buiten wilt gaan en de ster-upsilon Andromedae wilt zien, dan is hier een sterrenkaart.
Bron: persbericht JPL, Arxiv hier en hier, e-mailinterview met professor Brad Hansen.
