газовый гигант

«Джеймс Уэбб» увидел кристаллы кремнезема в облаках экзопланеты

В высоких облаках «раздутого» горячего юпитера ученые впервые засекли нанокристаллы кремнезема — одного из самых распространенных минералов на Земле.

Иллюстрация атмосферы горячего газового гиганта WASP-17b

Аэрозоли — будь то облака из жидких частиц или дымка из твердых частиц — один из фундаментальных компонентов атмосфер экзопланет. Эти частицы заглушают, отражают и рассеивают свет звезды и тем вносят большой вклад в весь энергетический баланс космического тела, а также химию и динамику его атмосферы.

Астрономы видят наличие облаков или дымки по изменениям света звезды, когда экзопланета пролетает на ее фоне. Но определить точный состав этих аэрозолей — более сложная задача. Вместе с тем она весьма интересна, потому что аэрозоли много говорят о самой планете: в аэрозолях земной атмосферы, к примеру, есть алюминий и литий, остающиеся от последствий пусков космической техники. Поэтому пока что каждое открытие нового соединения в атмосфере экзопланеты привлекает внимание.

Теперь впервые в атмосфере экзопланеты астрономы увидели нанокристаллы кремнезема. Все благодаря работе инструмента MIRI космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal Letters.

Объектом наблюдений стала экзопланета WASP-17b, горячий юпитер в 1300 световых годах от Земли. По массе WASP-17b в два раза меньше Юпитера, зато по объему примерно в семь раз больше. Это одна из крупнейших и «пухлых» экзопланет из числа известных нам. Ее орбитальный период — всего 3,7 земного дня, что значительно упрощяет исследования.

В этот раз наблюдения вели на протяжении 10 часов, пока объект пролетал на фоне своей звезды. Инструмент MIRI для наблюдений в средней части инфракрасного диапазона сделал более 1275 измерений яркости излучения в диапазоне волн от пяти до 12 микронов.

Когда ученые «вычли» из этих данных чистое излучение звезды, они увидели на графике «холмик» в районе 8,6 микрона, который лучше всего объясняется наличием кристаллов кремнезема. По размеру эти кристаллы очень маленькие — всего 10 нанометров. Диаметр человеческого волоса в 10 тысяч раз больше.

Состав частиц в «облаках» WASP-17b. Фиолетовый график — спектр, смоделированный по данным «Уэбба», «Хаббла» и «Спитцера». Желтый пунктирный график — состав «облаков», если бы в них не было кремнезема

«Данные "Хаббла" сыграли ключевую роль в определении размеров этих частиц. Для уверенности в наличии там кремнезема нам достаточно данных MIRI, инструмента "Уэбба". Но чтобы понять, насколько большие эти кристаллы, нам понадобились наблюдения "Хаббла" в видимом и близком инфракрасном диапазонах», — рассказала соавтор работы Николь Льюис, профессор астрономии и руководитель исследования по созданию трехмерной модели атмосферы горячего юпитера, которое проводится в рамках программы Webb Guaranteed Time Observations (GTO).

Силикаты — минералы, богатые кремнием и кислородом — составляют значительную массу Земли, Луны и других каменистых объектов Солнечной системы. Они уже встречались астрономам в атмосферах экзопланет и в составе коричневых карликов, но в форме богатых магнием минералов вроде оливина и пироксена, а не чистого кремнезема.

Причем если в облака Земли частицы минералов попадают с поверхности планеты благодаря ветру, то на горячем юпитере WASP-17b нанокристаллы кремнезема формируются в верхних слоях самой атмосферы, в условиях высокой температуры, примерно 1500 градусов Цельсия, и очень низкого давления — одной тысячной земного.

«В этих условиях твердые кристаллы могут формироваться напрямую из газа, минуя фазу жидкого состояния», — объяснил главный автор исследования Дэвид Грант из Бристольского университета (Великобритания).

По словам ученого, из данных «Хаббла» они знали, что в атмосфере WASP-17b должны быть аэрозоли, но не ожидали, что в составе будет кремнезем.

«Мы ожидали увидеть силикаты магния, а засекли, вероятно, их "кирпичики" — маленькие частицы, необходимые для формирования более сложных силикатов, которые мы видим на более прохладных экзопланетах и коричневых карликах», — объяснила соавтор Ханна Уэйкфорд из Бристольского университета.

Горячие юпитеры вроде WASP-17b состоят в основном из водорода и гелия с небольшими примесями водяного пара и углекислого газа. И если учитывать лишь эти примеси, общая оценка количества кислорода в планете окажется сильно заниженной. Впрочем, и сейчас оценить объем кремнезема в облаках WASP-17b не удастся, потому что в рамках этого исследования инструмент MIRI наблюдал лишь окрестности терминатора — линии между дневной и ночной стороной экзопланеты.

Статья спизжена отсюда

Астрономы открыли планету с плотностью сахарной ваты

С новым днём, пидоры!

Плотность газового гиганта WASP-193b оказалась в 20 раз меньше, чем у Юпитера, и в сто раз меньше, чем у Земли.

WASP-193b в представлении художника

Из нескольких тысяч известных сегодня экзопланет некоторые резко выделяются на общем фоне. Таким оказался и гигант WASP-193b, обнаруженный в 1200 световых годах от нас. При массе всего 0,13 массы Юпитера он почти в полтора раза больше него по радиусу. Таким образом, плотность этой планеты составляет лишь около процента от плотности Земли. Об этом рассказывается в статье европейских ученых, которая еще готовится к публикации, но уже доступна в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.

Экзопланета WASP-193b находится у звезды солнечного типа WASP-193: она в 1,1 раза массивнее и в 1,2 раза больше нашего светила, близка к нему по яркости и возрасту. Однако орбита WASP-193b намного теснее, чем у любой планеты в Солнечной системе. Один годовой оборот она проходит всего за 6,25 суток. Халид Баркауи (Khalid Barkaoui) из Льежского университета и его коллеги оценили массу и размер планеты, подсчитав ее плотность.

Эта величина составила лишь около 0,059 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения: средняя плотность Земли — 5,51 г/см3; «рыхлого» Юпитера — 1,33 г/см3, бутылочной пробки — 0,2 г/см3, а сладкой сахарной ваты — 0,05 г/см3. Таким образом, WASP-193b оказалась в несколько раз легче пробки и немногим плотнее сладкой ваты. Впрочем, это все-таки не новый рекорд. Планеты с минимально известной плотностью известны в системе Kepler-51, плотность двух из них еще ниже — около 0,03 г/см3.

Планеты с экстремальными характеристиками встречаются нечасто и остаются исключениями. Однако они позволяют понять общий «галактический контекст», в котором существует наша Солнечная система, лучше разобраться в процессах, которые ведут к появлению миров с разными свойствами. Так, предполагается, что подобные «рыхлые» планеты могут образовываться из-за слишком тесного сближения газового гиганта со своей звездой, что ведет к нагреванию и «раздуванию» его внешних оболочек.

С другой стороны, такой механизм не позволяет «рыхлым» планетам существовать долго. Потоки частиц и излучения должны приводить к эрозии их атмосферы за считанные десятки миллионов лет. Поэтому теоретически миры, подобные WASP-193b, должны встречаться лишь у совсем молодых звезд, тогда как WASP-193 уже около шести миллиардов лет. Возможно, это противоречие можно считать доводом в пользу необычной гипотезы, согласно которой само существование экстремально «рыхлых» экзопланет — лишь иллюзия, связанная с наличием системы колец.

Статья спизжена отсюда

Астрономы обнаружили «невозможную» планету

С новым днём, пидоры!

Международная группа ученых обнаружила «невозможную» планету (в некоторых статьях её называли планета-зомби): похожее на Юпитер небесное тело обращается на чрезвычайно близкой орбите вокруг красного гиганта, который давно должен был разрушить свою звездную систему.

Возможно, именно так родилась планета, известная как 8 Umi b, или «Халла»

Когда Солнце достигнет предела своего существования, оно увеличится в 100 раз по сравнению с нынешним размером, ненадолго став красным гигантом и поглотив все планеты земной группы, включая наш родной мир. Многим планетам в других звездных системах грозит аналогичная гибель по мере того, как стареют их родительские звезды. Но, судя по находке международного коллектива астрономов, некоторые планеты могут пережить превращение звезды в красного гиганта.

Удивительная планета, юпитероподобный газовый гигант 8 Umi b, получивший прозвище Халла (это название священной горы в Южной Корее; прозвище дали корейские астрономы, открывшие планету в 2015 году), обращается вокруг своей звезды — красного гиганта 8 Umi, или Пэкду (тоже назван в честь корейской горы) по невероятно близкой орбите: расстояние от звезды до планеты вдвое меньше расстояния от Солнца до Земли. И, судя по результатам наблюдений за звездными колебаниями Пэкду с помощью спутника NASA TESS, не так давно Пэкду должен был целиком поглотить орбиту Халлы, уничтожив планету. Но она все же уцелела.

Исчерпав свое водородное топливо, Пэкду должен был увеличиться в полтора раза по сравнению с сегодняшним орбитальным расстоянием планеты — полностью поглотив ее в процессе, — прежде чем сжаться до нынешнего размера. Так каким образом Халле удалось пережить эту катастрофу и продолжить обращаться вокруг своей звезды?

Одно из объяснений заключалось в том, что по мере расширения красного гиганта он терял массу и гравитацию. Это позволяло Халле двигаться дальше по орбите и избегать поглощения. Но, по словам исследователей, такое маловероятно с учетом стабильной круговой орбиты Халлы. Второй вариант предполагает, что изначально Пэкду был двойной звездной системой, и слияние двух звезд, белого карлика и красного гиганта, помешало второму расшириться достаточно сильно, чтобы поглотить планету.

Наконец, третье предположение заключается в том, что Халла — сравнительно недавнее приобретение в системе Пэкду, планета второго поколения, образовавшаяся при столкновении газовых облаков в результате столкновения двух звезд.

Возможно, именно так выжила Халла: когда красный гигант поглотил белый карлик, его расширение остановилось

Таким образом, подчеркивают исследователи, хотя обычно красные гиганты исключаются при поиске экзопланет, пример Халлы доказывает: даже вокруг умирающей звезды возможно выживание планеты. Теперь астрономам предстоит внимательнее относиться к таким «обреченным» системам, ведь еще множество миров, подобных Халле, могут скрываться под самым боком у красного гиганта.

Статья спизжена отсюда

Гигантская планета попала в дисковый ад звезды и вызвала таинственную вспышку в триллион раз ярче Солнца

С новым днём, пидоры!

Учёные Лестерского университета (Великобритания), кажется, разгадали тайну того, почему протозвезда FU Ori в 1200 световых годах от Земли 85 лет назад внезапно увеличила свою яркость и до сих пор её не снизила. Виной вспышке, которая в триллион раз мощнее самой мощной вспышки на Солнце, могло быть разрушение гигантской планеты о расположенный вокруг звезды протопланетный диск из сверхгорячего газа и пыли, и последующее поглощение звездой вещества.

Горячий Юпитер прижимается слишком близко к своей звезде и начинает испаряться, сбрасывая свои внешние слои (Sergei Nayakshin/Vardan Elbakyan, University of Leicester)

Согласно результатам проведённого исследователями моделирования, к растущей звезде могла слишком близко подойти планета в десять раз крупнее Юпитера. Это привело к «экстремальному испарению» супер-юпитера — планета сгорела в перегретом супе из вещества, вращающегося вокруг звезды, а часть вещества планеты звезда поглотила. Авторы работы охарактеризовали этот процесс как «дисковый ад» для молодых планет. Протопланетные диски считаются чем-то вроде яслей планет, и теперь становится ясно, что в этих яслях царят отнюдь не тишина и покой. Это суровые области, в которых множество, если не большинство молодых планет сжигается или даже поглощается своими звёздами.

Поглощение планеты на начальной стадии

В предложенной учёными модели в протопланетном диске системы FU Ori образовалась область гравитационной нестабильности и порождённый ею сгусток вещества по размеру больше Юпитера, но с гораздо меньшей плотностью. Этот объект с высокой скоростью приблизился к звезде и на расстоянии около 15 млн км от неё столкнулся с протопланетным диском, настолько горячим, что он сжёг внешние слои атмосферы молодой планеты. Гравитационное воздействие FU Ori породило экстремальные приливные силы, которые растянули планету в одном направлении с сплющили в другом — этот процесс называют «эффектом лапши» или «спагеттификацией».

Поглощение планеты на конечной стадии — в нижней части обозначен её остаток

Всё это обеспечило звезду, вокруг которой вращается протопланетный диск, свежим веществом, которым можно «полакомиться». Возникла мощная вспышка, а звезда стала светиться ярче. Учёные считают, что это не единичный прецедент — аналогичные процессы могут протекать и в других формирующихся звёздных системах, но FU Ori отличают как продолжительность вспышки, так и её яркость, которая в триллион раз превысила любую из солнечных.

Статья спизжена отсюда

Обнаружена экзопланета с чудовищным газовым шлейфом из гелия, который вырывается из её атмосферы

С новым днём, пидоры!

Специальное наблюдение за экзопланетой HAT-P-32b позволило оценить масштабы потерь газа её атмосферой. Они оказались колоссальными. Каждый год атмосфера планеты теряет около 33,8 трлн т газов, но длиться это будет десятки миллиардов лет, ведь эта планета в два раза больше нашего Юпитера. Массы там хватит на четыре жизни нашей Вселенной.

Учёные и раньше знали, что за экзопланетой HAT-P-32b тянется шлейф газа из её атмосферы. Новое наблюдение позволило оценить масштабы этого явления и дало пищу для создания универсальной модели поведения атмосфер экзопланет, расположенных недалеко от своих звёзд. На основе этих моделей учёные смогут предугадывать динамику поведения газовых оболочек экзопланет, которые не настолько удобны для наблюдения, как HAT-P-32b.

Экзопланета HAT-P-32b удалена от нас на расстояние около 923 световых лет. Это газовый гигант — так называемый горячий юпитер. Её радиус примерно в 1,8 раза больше радиуса настоящего Юпитера. Выявленный газовый хвост экзопланеты сформирован из двух хвостов и простирается на расстояние, в 53 раза превышающее её радиус. Эти хвосты являются одними из крупнейших структур, связанных с экзопланетами, которые мы когда-либо находили.

Полученные данные обескуражили учёных. Они не ожидали, что газовые шлейфы окажутся настолько огромными. Тем не менее, даже при такой колоссальной скорости извержения экзопланета HAT-P-32b полностью потеряет свою атмосферу лишь через 40 млрд лет.

«Очень интересно наблюдать, насколько гигантскими являются вытянутые хвосты по сравнению с размерами планеты и звезды-хозяйки, — отметил руководитель работы Чжоуцзянь Чжан (Zhoujian Zhang). — Возможно, и у других планет есть вытянутые уходящие атмосферы, которые еще предстоит обнаружить с помощью аналогичного мониторинга».

«Наши выводы о HAT-P-32b могут помочь нам понять, как взаимодействуют другие планеты и их звезды, — сказала астроном Кэролайн Морли (Caroline Morley) из Техасского университета в Остине. — Мы можем проводить высокоточные измерения на горячих юпитерах, как этот, а затем применить наши выводы к более широкому кругу планет».

Статья спизжена отсюда

Ледяной гигант Мимир на фоне туманности Корней

"Атмосфера Мимира составляет порядка одной пятой его массы, и в основном состоит из метана, аммиака, воды и азота. Водород и гелий встречаются лишь в верхних слоях атмосферы.

Ядро состоит из железа, никеля и силикатов.

Система Колодца, астероидное скопление, вид на ледяной гигант Мимир на фоне туманности Корней.

На изображении хорошо различимо частное полутеневое затмение единственного спутника ледяного гиганта - Головы."

Выдержка из БСЭ, раздел Астрономия; Тангейзер, 2053г. 

Продолжаем серию фантастических, ни в коем случае не претендующих на реалистичность, иллюстраций в стиле космического пейзажа. 

Только процедурные техники, никаких заранее созданных текстур.

4k в коментах. Примеры детализации на печати ниже:

Газовый гигант Азатос (также известный как Султан) на фоне туманности Предела

"Атмосфера газового гиганта состоит из водорода и гелия. Присутствуют следы воды, метана, аммиака и тяжёлых элементов. Ядро сложено из железа, никеля и метализированного водорода. 

Шторма, столетиями бушующие в атмосфере Азатоса, достигают поистине гигантских масштабов. Наиболее примечательным из них является Большой белый шторм - Фараон.

Также на изображении хорошо различимы: 

- система колец Азатоса, состоящая из частичек льда, пыли и меньшего количества тяжелых элементов; 

- самые крупные из спутников-пастухов (по часовой стрелке с 11 часов): Дхол, Кена, Бук, Сяо, Дамару." 

Выдержка из БСЭ, раздел Астрономия; Тангейзер, 2053г.

Данным постом открываю серию космических пейзажей, созданных с использованием только процедурных техник.

Размер полотна на печати, Разрешение, Размер изображения... 

Бла-бла-бла... стандарты у меня все те же.

(В размере 4k будет в коментах - в сам пост почему-то залить не смог)

Ниже, как обычно, привожу примеры детализации на печати:

Юпитер

Газовый гигант 2.0

Перелопаченная версия:

- новая цветовая палитра (ха!)

- поведение облаков соответствует типу планеты нет чувства паралакса

- встречное движение газовых потоков

Газовый гигант

Глянул я тут на яблочные обочины для новых айфонов, и подумал почему бы самому не запилить что-то подобное? 

А ещё, по-хорошему, решить проблему зацикливания видеоряда. Вот тут-то очень пригодилось 3д, в отличии от мыльного пузыря на объективе. Модель всегда можно вернуть в исходное положение!)