Экзопланеты поражают чрезвычайным разнообразием физических свойств. Например, планета HD 189733b, выявленная в созвездии Лисички на расстоянии в 63 световых года от Земли, имеет температуру верхней атмосферы 26 000 К! Этот очень и очень горячий "Юпитер" привлек к себе внимание специалистов и на некоторое время стал "звездой" среди экзопланет.
Вращение экзопланеты HD 189733b вокруг оранжевого карлика HD 189733 по орбите с радиусом всего в пять миллионов километров в начале исследований не сулило ничего исключительного. Известное расстояние до экзопланеты от звезды и известная интенсивность излучения позволило оценить ее температуру, которая равнялась 1227 К. Но этот расчет был опровергнут спектральными измерениями Адама Дженсена из Уэслианского университета в США.
Оказалось, что температура верхней атмосферы экзопланеты HD 189733b светится в линии Hα, хорошо известной астрономам — она возникает при квантовом переходе электрона водорода с третьего на второй уровень. Это неопровержимое свидетельство нагрева внешней атмосферы планеты до 26 000 К, в то время как ее звезда, оранжевый карлик, имеет температуру всего 5000 К. Получается, что HD 189733 даже холоднее нашего Солнца, желтого карлика, температура фотосферы которого порядка 6000 К.
Читайте также: Открыта звезда "комнатной" температуры
Экзопланета оказалась раскаленной, хотя расчеты разогрева за счет излучения оранжевого карлика (даже при нулевом альбедо, т. е. полагая, что атмосфера планеты ничего не отражает обратно в космос) должны были обеспечить всего 1700 К! Следует искать иные возможности атмосферного нагрева и оценить их вклад.
Для сравнительного анализа обратимся к разнообразию планет Солнечной системы. Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, не говоря уже о далеком Плутоне — это холодные планеты. Марс тоже весьма холодный. На Земле средняя температура выше 0 градусов Цельсия, а реальная колеблется в пределах от -55 до +70 º C Это величины атмосферных температур на поверхности Земли, мы привыкли пользоваться шкалой Цельсия, да и приземные температуры в средних широтах часто колеблются вокруг нуля.
Но в относительно небольшой атмосфере Земли тоже происходят удивительные температурные изменения: от тропосферы в стратосферу, ионосферу и наконец в термосферу! Если в начале подъема температура падает в стратосфере, то потом в разреженных слоях ионосферы она возрастает, а в верхних слоях - в разреженной термосфере — температура достигает 1 500 К! Термосферу не назовешь воздухом — это ионизированная газовая среда, созданная жесткими высокочастотными ионизирующими излучениями Солнца! И у Земли есть огромная магнитосфера, управляющая заряженными частицами…
На Венере магнитосферы вообще нет, то есть у нее собственное поле отсутствует. Но у нашей "сестренки" мощная атмосфера с температурой у поверхности 750 К (это 475 º C), а минимум атмосферной температуры (порядка 100 º C) достигается на высотах около 100 километров. Далее же температура растет в верхней атмосфере до 250 К (-23 º C). Получается, что Венера горячее Меркурия (на нем температуры от — 180 до +430º C), и это несмотря на то, что из планет Солнечной системы он ближе всех к Солнцу! Именно поэтому в свое время на Венере выкипели все океаны — Солнце ионизировало воду и солнечный ветер унес ионы. И теперь сияющая Венера горяча и безжизненна!
А теперь вернемся к экзопланете HD 189733b — возможно, ее массивная атмосфера термически изолирована во внешних слоях, которые раскаляются, не отдавая свое тепло вглубь. Верхние же разогретые слои отдают свое тепло только в космос, испаряя материю и излучая энергию. Однако, по расчетам, получается, что звезда, вблизи которой стремительно обращается HD 189733b, завершит свою звездную жизнь раньше, чем испарит атмосферу своей ближайшей планеты!
Но эта небольшая звезда непрерывно генерирует мощные вспышки, так как у таких светил очень высокая звездная активность. Даже хромосферные извержения могут достигать планеты и раскалять ее атмосферу до невероятных температур. Как предполагают ученые, внутренние слои атмосферы экзопланеты должны быть изолированы от разогревающихся внешних слоев.
Конечно, требуется проверка сенсационных данных. Предыдущие данные в инфракрасной части спектра соответствуют температуре 1227 ˚С; обнаруженные в атмосфере следы воды и метана вообще не могли бы существовать при 26 000К. Может быть, речь идет о высвечивании в массивной и толстой атмосфере экзопланеты хромосферных извержений близкой звезды, а более глубокие слои атмосферы существенно холоднее?
О природе HD 189733b автор Хитер Натсон (Гарвардский Астрофизический центр, США) говорит следующее: как и для других найденных горячих "юпитеров", вращение экзопланеты синхронизовано с ее орбитальным движением. То есть планета всегда повернута к звезде одной стороной. Период же обращения равен 2.2 земных дня. По инфракрасным наблюдениям космического телескопа Спицера впервые составлены карты вариаций температуры на ее поверхности. Яркое пятно на стороне, обращенной к звезде, соответствует самому горячему месту на поверхности, причем оно находится не в точке, указывающей точно на звезду.
Это место смещено на 30 градусов восточнее. Это свидетельствует о мощных ветрах, которые влияют на распределение температуры, которая варьируется от 425 до 930 ˚С. Это смещение говорит о постоянно дующем с запада на восток урагане в атмосфере этой планеты. Он и переносит тепло, его скорость приблизительно в 9600 км/час.
Данную экзопланету исследуют довольно давно — еще в 2007 году ученые обнаружили по данным телескопа Хаббла, что в ее огромной атмосфере видны оптические эффекты рассвета и заката. Когда она находится между нами и своей звездой, то ее атмосфера становится красноватой, как и на Земле на закате. А все потому, что земная воздушная оболочка содержит пылевую компоненту, дымку, которая окрашивает закатное небо — значит, и в атмосфере экзопланеты тоже имеютсят микрочастицы пыли.
Читайте также: Горячие Юпитеры не терпят соседей
С помощью телескопа KVA в Испании астрономы, используя специальные фильтры, уловили поляризованный свет, отраженный самой экзопланетой. Размер отражающей свет атмосферы оказался на 30 процентов больше размеров планеты. Максимум поляризации наблюдается один раз за двое суток, когда звезда освещает ровно половину своего "детища".
Напомним, что в атмосфере экзопланеты обнаружены следы воды и метана. При помощи телескопа "Спитцер", который и обнаружил эту экзопланету, пары воды были выявлены в момент прохождения планеты перед своей звездой. Увы — HD 189733b наверняка необитаема, так как на ней слишком высока температура.