Jupiteris – didžiausia planeta Saulės sistemoje ir viena didžiausių žinomų planetų Visatoje. Yra dangaus kūnų, kurių masė gerokai didesnė, tačiau dėl gravitacijos jie paprastai būna tankesni, o ne fiziškai „didesni“ už Jupiterį.
Natūraliai kyla klausimas: kaip atrodo tokios itin masyvios egzoplanetos? Ar jos panašios į Jupiterį? Naujas mokslinis tyrimas rodo, kad greičiausiai – ne.
Planetos, rudieji nykštukai ir žvaigždės: kur riba?
Prieš aiškinantis, kaip atrodo „superjupiteriai“, verta trumpai aptarti skirtumus tarp planetų, rudųjų nykštukų ir žvaigždžių.
Labai apibendrintai, planeta yra toks dangaus kūnas, kurio masė pakankama, kad jis dėl gravitacijos susispaustų į apytiksliai sferinę formą ir pasiektų hidrostatinę pusiausvyrą, tačiau nepakankama, kad jo branduolyje prasidėtų branduolinė sintezė.
Žvaigždės yra pakankamai masyvios, kad jų gelmėse galėtų vykti vandenilio sintezė – būtent tai ir yra pagrindinis žvaigždžių energijos šaltinis.
Rudieji nykštukai užima tarpinę padėtį. Jų masė per maža, kad užsimegztų ilgalaikė vandenilio sintezė kaip tikrose žvaigždėse, tačiau pakankama, kad kurį laiką vyktų deuterio (sunkiojo vandenilio izotopo) sintezė.
Pagal masę sąlyginai galima sakyti: iki maždaug 10 Jupiterio masių kalbame apie planetas, virš 90 Jupiterio masių – apie žvaigždes, o tarp jų randasi „vidurinysis vaikas“ – rudieji nykštukai.
Kaip atrodo masyviausi rudieji nykštukai?
Jau seniai žinoma, kad patys masyviausi rudieji nykštukai daug kuo primena žvaigždes. Jų paviršiaus temperatūra gali siekti beveik 3000 K. Jei tokį kūną pamatytume iš arti, jis atrodytų kaip tamsiai raudona nykštukinė žvaigždė.
O kaip su mažiausios masės rudaisiais nykštukais? Esant maždaug 10 Jupiterio masių, jų skersmuo būtų šiek tiek mažesnis už Jupiterio, o paviršiaus temperatūra – keli šimtai kelvinų. Tai šiek tiek šilčiau nei Jupiterio, kurio temperatūra apie 170 K, tačiau vis dar per vėsu, kad kūnas matomame šviesos ruože švytėtų pats.
Dėl to ilgą laiką buvo manyta, kad tokie „superjupiteriai“ turėtų atrodyti labai panašiai į Jupiterį – kaip dujiniai milžinai su ryškiomis debesų juostomis, primenančiomis Jupiterio arba Saturno atmosferą.
VHS 1256b – „superjupiteris“, kurį galime matyti
Tam, kad patikrintų šią idėją, tyrėjų komanda išnagrinėjo egzoplanetą, pavadintą VHS 1256b. Jos masė siekia apie 20 Jupiterio masių, ir tai yra vienas iš nedaugelio atvejų, kai egzoplanetą pavyko tiesiogiai nufotografuoti.
Džeimso Webbo kosminio teleskopo (JWST) nuotraukose ši planeta atrodo rausva, jos paviršiaus temperatūra – apie 1300 K. Tokia temperatūra pakankama, kad planeta silpnai švytėtų giliai raudoname spektro ruože, todėl net ir esant debesų juostoms ji labiau primintų keistą svetimą pasaulį, o ne mūsų Jupiterį.
Spektrinių stebėjimų duomenys atskleidė, kad VHS 1256b atmosferoje siaučia didžiulės dulkėtos audros. Dėl jų planetos ryškis laikui bėgant kinta – panašiai kaip stebimi šviesio pokyčiai kai kurių mažų žvaigždžių atveju.
Superjupiterių atmosferos: chaosas vietoje juostų
Remdamasi gautais duomenimis, tyrėjų komanda sudarė VHS 1256b ir Jupiteriui panašių planetų atmosferų modelius. Jupiterio debesų juostos susidaro dėl galingų vėjų, pučiančių lygiagrečiai jo pusiaujui. Vienos oro srovės teka į rytus, kitos – į vakarus, taip formuodamos skirtingas debesų sritis.
Šią struktūrą palaiko ir stiprina šilumos mainai tarp skirtingų atmosferos sluoksnių. Tačiau superjupiteriai yra gerokai šiltesni – jų atmosferos gauna ir išsklaido daugiau energijos. Skaičiavimai parodė, kad tokiose sąlygose atmosferos tampa daug audringesnės ir chaotiškesnės, o stipri turbulencija ardo tvarkingas debesų juostas.
Kitaip tariant, daugelis superjupiterių veikiausiai neprimintų savo mažesniojo „brolio“ Jupiterio. Jų paviršius (tiksliau – matomoji atmosferos dalis) būtų labiau padrikas, su netvarkingomis, kintančiomis debesų struktūromis ir dulkėtomis audromis.
Visa tai rodo, kad superjupiteriai turi savitą, tik jiems būdingą išvaizdą. Tai ne paprasčiausiai „didesni Jupiteriai“, o savita dangaus kūnų klasė, kurios nariai labiau primena tarpinius variantus tarp dujinių milžinių ir šaltų, menkai švytinčių žvaigždžių.
