Wenn Sie einen großen schwarzen Stein für ein paar Stunden draußen in die Sonne setzen und ihn dann berühren, erwarten Sie, dass der wärmste Teil des Felsens derjenige ist, der der Sonne zugewandt ist, oder? Nun, wenn es um Exoplaneten geht, werden Ihre Erwartungen übertroffen. Eine neue Analyse eines gut untersuchten exoplanetaren Systems zeigt, dass einer der Planeten - kein großer schwarzer Stein, sondern ein Jupiter-ähnlicher Gaskugel - seinen wärmsten Teil gegenüber dem seines Sterns hat.
Das System von Upsilon Andromedae, das im Sternbild Andromeda 44 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt, ist ein viel untersuchtes Planetensystem, das einen Stern umkreist, der etwas massereicher und etwas heißer als unsere Sonne ist.
Der dem Stern am nächsten gelegene Planet, Upsilon Andromeda b, war der erste Exoplanet, dessen Temperatur vom Spitzer-Weltraumteleskop gemessen wurde. Wie wir bereits 2006 berichteten, wurde angenommen, dass Upsilon Andromeda b tidal an den Stern gebunden ist und entsprechende Temperaturänderungen zeigt, wenn er um seinen Wirtsstern herum verläuft. Das heißt, als es aus unserer Sicht hinter den Stern ging, war das Gesicht wärmer als aus unserer Sicht vor dem Stern. Einfach genug, oder? Diese ursprünglichen Ergebnisse wurden in einem Artikel in veröffentlicht Wissenschaft am 27. Oktober 2006 hier verfügbar.
Wie sich herausstellt, ist dieses Temperaturänderungsszenario nicht der Fall. Der UCLA-Professor für Physik und Astronomie Brad Hansen, Mitautor des Papiers von 2006 und der aktualisierten Ergebnisse, erklärt: „Der ursprüngliche Bericht basierte auf nur wenigen Stunden Daten, die zu Beginn der Mission aufgenommen wurden, um festzustellen, ob dies der Fall ist Eine Messung war sogar möglich (sie liegt nahe an der Grenze der erwarteten Leistung des Instruments). Da die Beobachtungen darauf hinwiesen, dass es möglich war, dies zu erkennen, wurde uns mehr Zeit eingeräumt, um dies genauer zu tun. “
Die Beobachtungen von Upsilon Andromedae b wurden im Februar 2009 erneut mit dem Spitzer aufgenommen. Als die Astronomen den Planeten genauer untersuchen konnten, entdeckten sie etwas Seltsames - wie warm der Planet war, als er aus unserer Sicht vor dem Stern vorbeizog viel wärmer als im Vorbeigehen, genau das Gegenteil von dem, was man erwarten würde, und das Gegenteil von den Ergebnissen, die sie ursprünglich veröffentlicht hatten. Hier ist ein Link zu einer Animation, die dieses seltsame Merkmal des Planeten erklärt.
Was die Astronomen entdeckten - und noch nicht vollständig erklären müssen - ist, dass es einen „warmen Punkt“ etwa 80 Grad gegenüber dem Gesicht des Planeten gibt, der auf den Stern gerichtet ist. Mit anderen Worten, der wärmste Punkt auf dem Planeten befindet sich nicht auf der Seite des Planeten, die die meiste Strahlung vom Stern empfängt.
Dies an sich ist keine Neuheit. Hansen sagte: „Es gibt mehrere Exoplaneten, die mit warmen Flecken beobachtet werden, einschließlich einiger, deren Flecken relativ zum Ort, der dem Stern zugewandt ist, verschoben sind (ein Beispiel ist das sehr gut untersuchte System HD189733b). Der Hauptunterschied in diesem Fall besteht darin, dass die beobachtete Verschiebung die größte bekannte ist. “
Upsilon Andromedae b wandert nicht vor seinem Stern von unserem Aussichtspunkt auf der Erde aus. Seine Umlaufbahn ist um etwa 30 Grad geneigt, so dass es scheint, als würde es "unter" dem Stern vorbeiziehen, wenn es um die Front kommt. Dies bedeutet, dass Astronomen nicht die Transitmethode der exoplanetaren Untersuchung verwenden können, um ihre Umlaufbahn in den Griff zu bekommen, sondern den Schlepper messen, den der Planet auf den Stern ausübt. Es wurde festgestellt, dass Upsilon Andromedae b etwa alle 4,6 Tage umkreist, eine Masse von 0,69 gegenüber Jupiter aufweist und einen Durchmesser von etwa 1,3 Jupiter-Radien aufweist. Um eine bessere Vorstellung vom gesamten Upsilon-System Andromedae zu bekommen, lesen Sie diese Geschichte, die wir Anfang dieses Jahres veröffentlicht haben.
Was genau könnte diesen bizarr platzierten warmen Punkt auf dem Planeten verursachen? Die Autoren des Papiers schlagen vor, dass äquatoriale Winde - ähnlich wie die auf Jupiter - Wärme um den Planeten übertragen könnten.
Hansen erklärte: „Am substellaren Punkt (dem Punkt, der dem Stern am nächsten liegt) ist die vom Stern absorbierte Strahlungsmenge am höchsten, sodass das Gas dort stärker erwärmt wird. Es wird daher die Tendenz haben, von der heißen Region zu kalten Regionen wegzufließen. In Kombination mit der Rotation wird der Gasfluss auf dem Planeten eine Passatwind-ähnliche Struktur erhalten. Die große Unsicherheit besteht darin, wie diese Energie letztendlich abgeführt wird. Die Tatsache, dass wir einen Hot Spot bei ungefähr 90 Grad beobachten, deutet darauf hin, dass dies irgendwo in der Nähe des „Terminators“ (der Tag / Nacht-Kante) auftritt. Irgendwie strömen die Winde vom substellaren Punkt herum und zerstreuen sich dann, wenn sie sich der Nachtseite nähern. Wir spekulieren, dass dies auf die Bildung einer Art Schockfront zurückzuführen sein könnte. “
Hansen sagte, dass sie sich nicht sicher sind, wie groß dieser warme Fleck ist. „Wir haben nur ein sehr grobes Maß dafür, also haben wir im Grunde genommen zwei Hemisphären modelliert - eine heißer als die andere. Man könnte den Fleck kleiner und entsprechend heißer machen und man würde den gleichen Effekt erzielen. Man kann also die Punktgröße gegen den Temperaturkontrast abwägen und trotzdem die Beobachtungen abgleichen. “
Das neueste Papier, das von Mitgliedern aus den USA und Großbritannien gemeinsam verfasst wurde, erscheint in der Astrophysikalisches Journal. Wenn Sie nach draußen gehen und den Stern Upsilon Andromedae sehen möchten, finden Sie hier eine Sternenkarte.
Quelle: JPL-Pressemitteilung, Arxiv hier und hier, E-Mail-Interview mit Professor Brad Hansen.
