De la descoperirea sa din 2005, exoplaneta HD 189733b a fost una dintre cele mai observate planete solare suplimentare, datorită dimensiunii sale, orbitei compacte, apropierii de Pământ și a atmosferei atrăgătoare a cerului albastru. Dar astronomii care folosesc Telescopul spațial Hubble și Telescopul Swift au fost martorii unor schimbări dramatice în atmosfera superioară a planetei, în urma unei flăcări violente din partea părintelui său, care a scăldat planeta în radiații X cu raze X. Oamenii de știință spun că a fi capabil să urmărească acțiunea oferă o imagine chinuitoare a schimbărilor climatelor și vremii de pe planetele din afara sistemului nostru solar.
În timp ce HD 189733b are un cer albastru ca Pământul, este unul dintre numeroasele „Jupitere fierbinți” care au fost cel mai ușor de găsit pentru vânătorii de exoplanete: planete imense de gaz care orbitează extrem de aproape de steaua sa. HD 189733 se află extrem de aproape de steaua sa, numită HD 189733A, la doar o treizeci de distanțe de Pământ de la Soare, biciuind în jurul stelei în 2,2 zile. În plus, sistemul este la doar 63 de ani-lumină distanță, atât de aproape încât steaua sa poate fi văzută cu binocluri în apropierea celebrei Nebuloase Dumbbell.
Chiar dacă steaua sa este puțin mai mică și mai rece decât Soarele, acest lucru face ca climatul planetei să fie excepțional de cald, la peste 1000 de grade Celsius, iar atmosfera superioară este bătută de radiații extreme ultraviolete și raze X.
Chiar dacă atmosfera HD 189733b nu a fost crezută să se evapore (precum un exoplanet similar numit Osiris sau HD 209458b), astronomii știau că potențialul exista. Gazele atmosferice se extind mult dincolo de „suprafața” planetară, permițând trecerea luminii stelare și în observațiile anterioare astronomii au putut să arunce o privire asupra ceea ce compușii chimici înconjoară HD 189733b. Din această analiză, oamenii de știință au dedus că apa și metanul sunt conținute în atmosferă; iar mai târziu, telescopul spațial Spitzer a cartografiat chiar și distribuția temperaturii pe glob. Cercetări suplimentare au indicat că un strat subțire de particule există în atmosfera superioară a HD 189733b, creând nori subțiri reflectorizați.
Astronomul Alain Lecavelier des Etangs de la Institutul de Astrofizică din Paris din Franța a condus o echipă folosind Hubble pentru a observa atmosfera acestei planete pe parcursul a două perioade, la începutul anului 2010 și la sfârșitul lui 2011, întrucât a fost siluetată împotriva stelei sale părinte. În timp ce este retroiluminat în acest fel, atmosfera planetei își imprimă semnătura chimică pe lumina stelei, permițând astronomilor să decodeze ceea ce se întâmplă pe cântare prea mici pentru a putea imagina direct. Sperau să observe atmosfera care se evaporă, dar au fost dezamăgiți în 2010.
„Primul set de observații a fost de fapt dezamăgitor”, a spus Lecavelier, „întrucât nu au arătat deloc urmă de atmosfera planetei. Ne-am dat seama că am apucat de ceva mai interesant atunci când a venit cel de-al doilea set de observații. ”
Observațiile de urmărire ale echipei, făcute în 2011, au arătat o schimbare dramatică, cu semne clare că o ploaie de gaze este aruncată de pe planetă cu o viteză de cel puțin 1000 tone pe secundă, cu viteze de 300.000 mph, ceea ce oferă planetei o aspect de cometă.
„Nu am confirmat doar că atmosfera unor planete se evaporă”, a spus Lecavelier, „am observat că condițiile fizice din atmosfera care se evapora variază în timp. Nimeni nu mai făcuse asta înainte. ”
De ce se schimbă starea atmosferei?
În ciuda temperaturii extreme a planetei, atmosfera nu este suficient de fierbinte pentru a se evapora la ritmul observat în 2011. În schimb, evaporarea este condusă de radiațiile X intense și radiațiile ultraviolete extreme de la stea-mamă, care este aproximativ De 20 de ori mai puternic decât cel al propriului nostru Soare. Ținând cont și de faptul că HD 189733b este o planetă uriașă foarte aproape de steaua ei, atunci trebuie să sufere o doză de raze X de 3 milioane de ori mai mare decât Pământul.
Deoarece razele X și lumina ultravioletă extremă încălzesc atmosfera planetei și îi determină probabil evadarea, echipa a monitorizat și steaua cu ajutorul telescopului cu raze X (Switch). Pe 7 septembrie 2011, cu doar opt ore înainte ca Hubble să fie programat să observe tranzitul, Swift monitoriza steaua când a declanșat o flacără puternică. S-a luminat de 3,6 ori în razele X, un vârf apărând peste nivelul emisiilor care deja erau mai mari decât cele ale soarelui.
„Apropierea planetei de stea înseamnă că a fost lovită de o explozie de raze X de zeci de mii de ori mai puternică decât Pământul suferă chiar și în timpul unei flăcări solare de clasa X, cea mai puternică categorie”, a declarat co-autor Peter Wheatley, fizician la Universitatea din Warwick din Anglia.
După ce a contabilizat dimensiunea enormă a planetei, echipa observă că HD 189733b a întâlnit de aproximativ 3 milioane de ori mai multe raze X cât Pământul primește de la o flacără solară la pragul clasei X.
„Emisiile cu raze X sunt o mică parte din producția totală a stelei, dar este partea care este suficient de energică pentru a conduce evaporarea atmosferei”, a declarat co-autorul Peter Wheatley de la Universitatea din Warwick, în Marea Britanie. „Aceasta a fost cea mai strălucitoare rază X de la HD 189733A din mai multe observate până în prezent și pare foarte probabil că impactul acestei flăcări pe planetă a determinat evaporarea văzută câteva ore mai târziu cu Hubble.”
Echipa a mai spus că schimbările în rezultatul vedetei pot însemna că va suferi un proces sezonier similar ciclului de la Soare de 11 ani.
Echipa speră să clarifice schimbările la care au asistat folosind observații viitoare cu telescopul spațial cu raze X XMM-Newton de la ESE Hubble și ESA, dar spun că nu există nicio întrebare că planeta a fost lovită de o flacără stelară și nici o întrebare că rata de evaporare a atmosfera planetei s-a împușcat.
Această cercetare arată avantajele unei cercetări de colaborare între misiuni, întrucât Swift a văzut flacăra, iar Hubble a văzut cantitatea masivă de gaz dezbrăcat din atmosfera planetei. De asemenea, oferă potențial pentru cercetările viitoare, pentru a urmări schimbările atât în stea, cât și în atmosfera altor lumi.
Acest videoclip de la Goddard Spaceflight Center al NASA oferă informații suplimentare:
Legenda imaginii de plumb: Redarea acestui artist ilustrează evaporarea atmosferei HD 189733b ca răspuns la o erupție puternică din partea vedetei sale gazdă. Telescopul spațial Hubble al NASA a detectat gazele care scapă, iar satelitul Swift al NASA a surprins flacăra stelară. Credit: Centrul de zbor al spațiului Goddard al NASA.
A doua legendă a imaginii: Telescopul ultraviolete / optice al Swift a surprins această imagine a stelei HD 189733b din 14 septembrie 2011. Imaginea este de 6 arcminute pe toată suprafața. Credit: NASA / Swift / Stefan Immler
