Инфракрасный космический телескоп хорошо подходит для изучения экзопланет и коричневых карликов — небесных тел, которые не стали полноценными звездами. В инфракрасном диапазоне можно исследовать их атмосферы, так как пыль, перемешанная с газом, поглощает излучение в других диапазонах длин волн и переизлучает его в инфракрасном.
Космическая обсерватория НАСА Спитцер, уже вышедшая из эксплуатации, продолжает помогать ученым в поиске ответов о экзопланетах, атмосферах и климате, а также об сходстве между коричневыми карликами и планетами Юпитера. Два новых исследования с использованием данных Спитцера пролили свет на некоторые особенности этих загадочных небесных объектов.
Первое исследование посвящено коричневым карликам. Образование таких объектов происходит вследствие гравитационного коллапса молекулярного облака, как и у звезд, но масса недостаточна для начала «сжигания водорода». Анализ данных Спитцера позволил обнаружить зависимость метеорологических характеристик в атмосфере коричневых карликов от их возраста.
Атмосферы коричневых карликов весьма переменчивы: на молодых наблюдается большая погодная изменчивость, чем на более старых. Ученые называют «изменчивостью» краткосрочные колебания интенсивности инфракрасного света на разных длинах волн от атмосферы коричневого карлика, измеренного Спитцером. Астрономы полагают, что эти колебания вызваны облаками, поглощающими свет в атмосфере. Кроме того, коричневые карлики в молодости более раздуты, но с возрастом становятся компактнее, что, вероятно, делает атмосферу более однородной.
Второе исследование посвящено горячим Юпитерам — планетам из газа, обращаетсяблизко к звёздам-родителям.
Исследователь из Университета Макгилла в Монреале Лиза Данг и ее коллеги применили данные «Спитцера» для изучения экзопланеты XO-3b. Эта внесолнечная планета имеет эксцентрическую, а не круговую орбиту, как большинство известных горячих Юпитеров. Это может указывать на то, что XO-3b недавно мигрировал к своей звезде и в конечном итоге перейдет на более круговую орбиту.
Наблюдения космической обсерватории Gaia и Спитцер позволяют предположить, что XO-3b производит часть собственного тепла изнутри в результате приливного нагрева: гравитационное притяжение звезды к планете меняется из-за неровной орбиты. В результате изменения внутреннего давления выделяется тепло.
По словам Данг, необычный горячий Юпитер, такой как XO-3b, позволяет проверить идеи о процессах формирования и появлении определенных особенностей у экзопланет. Например, может ли приливное потепление на других горячих Юпитерах свидетельствовать о недавней миграции? Сам по себе XO-3b не разгадает тайну, но является важным тестом для новых гипотез об этих горячих гигантах.
Хотя горячие Юпитеры — наиболее изученный тип экзопланет, остаются важные вопросы о их формировании. Например: образуются ли они на большом расстоянии от родительской звезды, где достаточно холодно для твердения молекул, таких как вода, или ближе? Что побудило эти планеты мигрировать так близко к звездам? Могут ли существовать подклассы горячих Юпитеров с разной историей формирования?
Для поиска ответов важно исследовать другие экзопланеты с необычными характеристиками, например XO-3b — редкий пример горячего Юпитера, перемещающегося ближе к своей звезде-хозяину.
Информация о коричневых карликах тоже будет полезна для изучения планет Юпитера. Между этими двумя типами небесных объектов много общего. Коричневые карлики могут служить своего рода «контрольной группой» и наблюдаться изолированно в космосе. Эти исследования были представлены на последней пресс-конференции Американского астрономического общества. .