На бескрайних просторах нашего космоса KELT-9b предстает как очаровательное небесное образование, обжигающе горячий Юпитер, вращающийся вокруг яркой звезды KELT-9, расположенной примерно в 670 световых годах от Земли. Открытие KELT-9b, полученное через объективы сверхмалого телескопа Kilodegree, состоялось в 2016 году и продолжает оставаться самой горячей из известных экзопланет по состоянию на октябрь 2022 года. Ее звездный хозяин, КЕЛТ-9, звезда типа В/ранняя звезда типа А, превосходит Солнце по размеру в 2-3 раза и по массе в 2-5 раз, обладая необычайной температурой поверхности 10 170 К. До обнаружения KELT-9b наличие планет было обнаружено только вокруг шести звезд типа A, и ни одна из них не была обнаружена вокруг звезд типа B. Классифицированная как B9.5-A0, KELT-9 бросает вызов общепринятому мнению, поскольку вполне может быть первой известной звездой типа B, у которой есть планета. Вращающийся на расстоянии всего 0,03462 а.е. от KELT-9 с периодом обращения менее 1,5 суток, KELT-9b по круговой, но сильно наклоненной орбите классифицирует его как “сверхгорячий Юпитер”.

Эта экзопланета, с ее огромными размерами, особой плотностью и экстремальными температурами, предоставляет ученым беспрецедентную лабораторию для изучения динамики атмосферы, кинетики орбиты и сложного взаимодействия между звездой и вращающейся вокруг нее планетой. От своей колоссальной массы до поразительных температур и эксцентричных орбитальных характеристик KELT-9b манит исследователей углубиться в области планетарных атмосфер, орбитальной динамики и взаимодействия звезды и планеты в самых экстремальных условиях. В этой статье мы приступаем к углубленному изучению физических свойств KELT-9b, динамики атмосферы и ее сложного взаимодействия с грозной KELT-9, стремясь разгадать загадочные особенности этого необычного небесного тела и пролить свет на то, как эти открытия продвигают наше понимание экзопланет и экстремальных явлений, определяющих наш космический ландшафт.

Орбита и основные характеристики KELT-9b:

KELT-9b привлекла значительное внимание из-за своей непосредственной близости к звезде-хозяину и исключительно короткого периода обращения. Расположенная примерно в 670 световых годах от Земли, KELT-9b вращается вокруг звезды типа B/ранней звезды типа A KELT-9 по круговой, но чрезвычайно наклонной траектории. Его орбитальное расстояние от KELT-9 составляет всего 0,03462 астрономических единицы (AU), а период обращения составляет менее 1,5 суток. Это обозначает KELT-9b как “чрезвычайно близкую планету”, отражая широкий интерес научного сообщества к экстремальному характеру ее орбитальных характеристик.

Обозначение KELT-9b как “чрезвычайно близкая планета” связано с ее чрезвычайно близкой расположенностью к звезде-хозяину. Планета совершает один оборот вокруг звезды каждые 1,5 дня, что приводит к сильно круговой и сильно наклоненной орбите. Такая конфигурация орбиты приводит к тому, что KELT-9b переживает два лета и две зимы в течение каждого орбитального цикла, причем каждый сезон длится всего около девяти часов. Уникальная сезонная последовательность возникает из-за сочетания наклона орбиты и ее удивительно короткого орбитального периода.

Особенности орбиты KELT-9b не только делают его ценным образцом для планетарных исследований, но и предоставляют ученым возможность углубиться в динамику экстремальных небесных тел и планетарную климатологию. Глубокое понимание орбиты этой “чрезвычайно близкой планеты” может внести свой вклад в разгадку процессов формирования и эволюции планет в экстремальных условиях во Вселенной.

Температура и атмосфера KELT-9b:

Экстремальная температура KELT-9b в сочетании с ее уникальными атмосферными условиями была в центре научных исследований. С дневной температурой, превышающей 4600 К, KELT-9b является самой горячей известной экзопланетой по состоянию на 2022 год, даже превышая температуру некоторых звезд K-типа. Эта сильная жара оказывает глубокое влияние на состав и динамику его атмосферы.

Неблагоприятные условия на дневной стороне закрытой приливами KELT-9b настолько экстремальны, что молекулы, включая газообразный водород, разрываются на части и не могут оставаться неповрежденными. Дневная температура, превышающая 7800 градусов по Фаренгейту (4600 Кельвинов), превосходит температуру большинства звезд. Главная звезда, KELT-9, – голубая звезда типа А, еще более горячая, чем и без того раскаленная экзопланета. Это экстремальное излучение звезды-хозяина привело к значительному расширению атмосферы планеты, напоминающему эффект раздувания воздушного шара.

Планетарная атмосфера KELT-9b обладает интригующими особенностями. Молекулы на дневной стороне распадаются на составляющие их атомы из-за интенсивного излучения, что позволяет обычно изолированным тугоплавким элементам существовать в виде отдельных атомов. Эти элементы включают нейтральный кислород, нейтральное и однократно ионизированное атомарное железо (Fe и Fe+) и однократно ионизированный титан (Ti+). В то время как эти атомарные частицы временно преобразуются по мере того, как они достигают более прохладной ночной стороны, динамика атмосферы включает непрерывный цикл диссоциации и рекомбинации молекулярного водорода.

Спектры, полученные в 2021 году, показали присутствие оксидов и гидридов металлов в атмосфере планеты, что еще больше подчеркивает экстремальные условия на KELT-9b. Ночная сторона планеты, хотя и все еще чрезвычайно горячая, обеспечивает временную передышку для разобщенных атомов, чтобы вновь сформировать молекулы, прежде чем они снова будут разорваны на части по возвращении на дневную сторону.

Ожидается, что термосферный слой KELT-9b нагреется до 10 000-11 000 К, главным образом за счет ионизации тяжелых металлов, таких как железо. Этот процесс ионизации вносит свой вклад в сложную динамику атмосферы планеты, находящейся под безжалостным воздействием излучения звезды-хозяина.

Таким образом, астрономические температуры и атмосферные особенности KELT-9b делают его интересным объектом изучения, проливающим свет на экстремальные условия, которые управляют атмосферами экзопланет, и дающим ценную информацию для более широкого понимания небесных тел в нашей Вселенной.

Инструменты и методы астрономических наблюдений:

Исследование KELT-9b опирается на различные инструменты астрономических наблюдений, включая наземные и космические телескопы, чтобы раскрыть тайны, окружающие эту сверхгорячую экзопланету Юпитера.

Чрезвычайно маленький телескоп Kilodegree (KELT) сыграл ключевую роль в открытии KELT-9b в 2016 году. Этот наземный телескоп, стратегически расположенный в южной Аризоне и Южной Африке, внес свой вклад в первоначальное обнаружение экзопланеты. Его система совместных наблюдений позволила ученым собрать необходимые данные и приступить к детальному изучению физических свойств KELT-9b.

Кроме того, космические телескопы, такие как космический телескоп НАСА “Спитцер”, сыграли важную роль в углублении нашего понимания атмосферы KELT-9b. Космический телескоп “Спитцер”, работающий в инфракрасном спектре, обеспечивает уникальную точку обзора для наблюдения за едва заметными колебаниями температуры. Анализируя данные о температуре как с дневной, так и с ночной сторон KELT-9b, когда она вращается вокруг своей звезды-хозяина, астрономы могут получить важную информацию о динамике атмосферы планеты.

Экстремальные условия KELT-9b, характеризующиеся палящими температурами и уникальными атмосферными явлениями, требуют специальных методов наблюдений. Космический телескоп “Спитцер”, обладающий способностью улавливать инфракрасное излучение, позволяет ученым исследовать перепады температур и состав атмосферы экзопланеты. Доказательства, собранные в ходе этих наблюдений, подтверждают вывод о том, что молекулы водорода на дневной стороне KELT-9b разрываются на части из-за экстремальной жары планеты.

Инструменты и методы наблюдений, используемые при изучении KELT-9b, дают ученым ценную информацию о составе экзопланеты, выходе из атмосферы и интригующих взаимодействиях между ее дневной и ночной сторонами. Сочетание наземных и космических наблюдений расширяет нашу способность разгадывать сложности этого сверхгорячего Юпитера и способствует более широкому пониманию экзопланетных систем в нашей обширной Вселенной.

Эволюция и динамика KELT-9b:

Эволюция и динамика KELT-9b формируются различными внешними силами, включая приливные силы, радиацию и другие воздействия. Эти факторы способствуют модуляции магнитного поля планеты, эволюции атмосферы и общему долгосрочному развитию экзопланеты.

Приливные силы играют значительную роль в поведении KELT-9b, учитывая его орбиту, замкнутую приливом на звезду-хозяина KELT-9. Гравитационные взаимодействия между планетой и ее звездой вызывают приливные эффекты, приводящие к синхронному вращению, при котором одна сторона планеты постоянно обращена к звезде. Эта приливная блокировка влияет на распределение газов и тепла на KELT-9b, создавая экстремальные перепады температур между дневной и ночной сторонами.

Интенсивное излучение звезды-хозяина также играет решающую роль в динамике экзопланеты.