Классификация Сударских газовых гигантов - Википедия - Sudarskys gas giant classification

Классификация Сударского, используемая на Селестия.
Газовый гигант I класса
I класс
Газовый гигант II класса
II класс
Газовый гигант III класса
III класс
Газовый гигант IV класса
IV класс
Газовый гигант V класса
Класс V

Классификация газовых гигантов Сударского с целью прогнозирования их внешнего вида на основе их температуры был обозначен Давид Сударский и коллеги в газете Альбедо и спектры отражения внесолнечных планет-гигантов[1] и расширился в Теоретические спектры и атмосферы внесолнечных планет-гигантов,[2] опубликованы до того, как были сделаны какие-либо успешные прямые или косвенные наблюдения за атмосферой внесолнечной планеты. Это широкая система классификации, цель которой - упорядочить, вероятно, богатое разнообразие атмосфер внесолнечных газовых гигантов.

Газовые гиганты делятся на пять классов (пронумерованных с помощью римские цифры ) в соответствии с их смоделированными физическими атмосферными свойствами. В Солнечной системе только Юпитер и Сатурн входят в классификацию Сударского, и оба относятся к классу I. Появление планет, не являющихся газовыми гигантами, не может быть предсказано системой Сударского, например планеты земной группы Такие как земной шар и Венера, HD 85512 b (3.6 Земные массы ) и OGLE-2005-BLG-390Lb (5.5 земных масс), или ледяные гиганты Такие как Уран (14 масс Земли) и Нептун (17 масс Земли).

Фон

Появление внесолнечных планет в значительной степени неизвестно из-за трудности прямого наблюдения за ними. внесолнечные планеты. Кроме того, аналогии с планетами в Солнечная система может подать заявку на несколько известных внесолнечных планет; потому что большинство из них совершенно не похожи ни на одну из наших планет, например горячие юпитеры.

Тела, которые проходят через свою звезду, можно нанести на спектрографическую карту, например HD 189733 b.[3] Далее было показано, что эта планета синего цвета с альбедо больше (ярче) 0,14.[4] Большинство нанесенных на карту планет были большими и вращающимися на близких орбитах, то есть горячими Юпитерами.

Спекуляции на внешности невидимый внесолнечные планеты в настоящее время полагаются на вычислительные модели вероятного атмосфера такой планеты, например, как профиль температуры и давления атмосферы и состав будут реагировать на различные степени инсоляция.

Планетарные классы

Класс I: облака аммиака

Юпитер и Сатурн, два Сударских газовых гиганта I класса.

У газовых гигантов этого класса преобладают аммиак облака. Эти планеты находятся во внешних регионах планетная система. Они существуют при температурах ниже 150 К (-120 ° C; -190 ° F). Предсказанный Бонд альбедо планеты класса I вокруг звезда словно солнце составляет 0,57 по сравнению со значением 0,343 для Юпитер[5] и 0,342 для Сатурн.[6] Расхождение можно частично объяснить, если учесть неравновесные конденсаты, такие как толины или же фосфор, которые ответственны за цветные облака в атмосфере Юпитера и не моделируются в расчетах.

Температура для планеты класса I требует наличия холодной звезды или удаленной орбиты. Первые звезды могут быть слишком тусклыми, чтобы мы даже знали о них, а орбиты последних могут быть слишком невыявленными, чтобы их можно было заметить до тех пор, пока эти орбиты «годы» (ср. Третий закон Кеплера ). Суперджовианцы имел бы достаточно массы, чтобы улучшить эти наблюдения; но суперджовиан, сопоставимый по возрасту с Юпитером, будет иметь больше внутреннее отопление чем указанная планета, что может подтолкнуть ее к более высокому классу.

По состоянию на 2015 год 47 Большая Медведица c и d могут быть планетами класса I. Ипсилон Андромеды е и 55 Cancri d также могут быть планетами класса I.

Класс II: водяные облака

Газообразные гиганты класса II слишком теплые, чтобы образовывать облака аммиака; вместо этого их облака состоят из водяной пар. Эти характеристики ожидаются для планет с температурами ниже примерно 250 К (-23 ° C; -10 ° F).[2] Водяные облака обладают большей отражающей способностью, чем облака аммиака, и прогнозируемое альбедо Бонда планеты класса II вокруг звезды, похожей на Солнце, составляет 0,81. Хотя облака на такой планете будут похожи на облака земной шар, атмосфера по-прежнему будет состоять в основном из водород и богатые водородом молекулы, такие как метан.

Примеры возможных планет класса II: HD 45364 b и HD 45364 c, HD 28185 b, Gliese 876 b, Ипсилон Андромеды d, 55 Cancri f, 47 Большая Медведица b, PH2b, Кеплер-90 ч, HD 10180 г.

Класс III: безоблачный

Газовые гиганты с равновесными температурами от 350 K (170 ° F, 80 ° C) до 800 K (980 ° F, 530 ° C) не образуют глобального облачного покрова, потому что им не хватает подходящих химических веществ в атмосфере для образования облаков.[2] Эти планеты выглядели бы как невыразительные лазурно-синие шары из-за Рэлеевское рассеяние и поглощение метан в их атмосфере, выглядя как версии юпитерианской массы Уран и Нептун. Из-за отсутствия отражающего облачного слоя альбедо Бонда низкое, около 0,12 для планеты класса III вокруг звезды, подобной Солнцу. Они существуют во внутренних областях планетной системы, примерно соответствующие местоположению Меркурий.

Возможные планеты класса III: HD 37124 b, HD 18742 b, HD 178911 Bb, 55 Cancri c, Ипсилон Andromedae c, Кеплер-89э, COROT-9b и HD 205739 b. При температуре выше 700 K (800 ° F, 430 ° C) сульфиды и хлориды могут давать циррус -подобные облака.[2]

Класс IV: щелочные металлы

Выше 900 К (630 ° C / 1160 ° F), монооксид углерода становится доминирующей молекулой, несущей углерод в атмосфере газового гиганта (а не метан ). Кроме того, обилие щелочных металлов, Такие как натрий существенно увеличить, и спектральные линии из натрий и калий прогнозируется, что они будут видны в газовых гигантах спектр. Эти планеты образуют облачные колоды силикаты и утюг глубоко в их атмосфере, но это не повлияет на их спектр. Альбедо Бонда планеты IV класса вокруг звезды типа Солнца, по прогнозам, будет очень низким, равным 0,03, из-за сильного поглощения щелочными металлами. Газовые гиганты IV и V классов называются горячие юпитеры.

55 Cancri b была внесена в список планет класса IV.[2]

HD 209458 b при 1300 K (1000 ° C) будет другая такая планета с геометрическим альбедо, в пределах ошибок, равным нулю; а в 2001 году НАСА засвидетельствовало транзит атмосферного натрия, хотя и меньше, чем предполагалось. На этой планете находится верхняя облачная дека, поглощающая столько тепла, что под ней относительно прохладно. стратосфера. В моделях предполагается, что состав этого темного облака представляет собой оксид титана / ванадия (иногда сокращенно «TiVO») по аналогии с красными карликами, но его истинный состав пока неизвестен; это вполне могло быть по Сударскому.[7][8]

HD 189733 b с измеренными температурами 920–1200 К (650–930 ° C) также относится к классу IV. Однако в конце 2007 года он был измерен как темно-синий с альбедо более 0,14 (возможно, из-за более яркого свечения его «горячей точки»). Для этого еще не было окончательно доказано ни одной стратосферы.

ТрЭС-2б был измерен с самым низким альбедо и поэтому занесен в класс IV.

Класс V: силикатные облака

Для самых горячих газовых гигантов с температурой выше 1400 К (2100 ° F, 1100 ° C) или более холодных планет с меньшей гравитацией, чем Юпитер, силикат и утюг Согласно прогнозам, облачные колоды будут находиться высоко в атмосфере. Прогнозируемое альбедо Бонда для планеты класса V вокруг звезды, похожей на Солнце, составляет 0,55 из-за отражения облаками. При таких температурах газовый гигант может светиться красным от теплового излучения, но отраженный свет обычно подавляет тепловое излучение. Для звезд с видимой визуальной величиной менее 4,50 такие планеты теоретически видны нашим приборам.[9] Примеры таких планет могут включать 51 Pegasi b и Ипсилон Andromedae b.[2] ШЛЯПА-П-11б и другие внесолнечные газовые гиганты, обнаруженные Телескоп Кеплера возможно, планеты класса V, такие как Кеплер-7б, ШАПКА-П-7Б, или же Кеплер-13 б.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сударский, Д .; Берроуз, А .; Пинто, П. (2000). «Спектры альбедо и отражения внесолнечных планет-гигантов». Астрофизический журнал. 538 (2): 885–903. arXiv:Astro-ph / 9910504. Bibcode:2000ApJ ... 538..885S. CiteSeerX  10.1.1.316.9833. Дои:10.1086/309160.
  2. ^ а б c d е ж Сударский, Д .; Берроуз, А .; Хубени, И. (2003). «Теоретические спектры и атмосферы внесолнечных планет-гигантов». Астрофизический журнал. 588 (2): 1121–1148. arXiv:Astro-ph / 0210216. Bibcode:2003ApJ ... 588.1121S. Дои:10.1086/374331.
  3. ^ «Первая карта чужого мира». Архивировано из оригинал 16 октября 2007 г.. Получено 23 ноября, 2007.
  4. ^ Бердюгина, Светлана В .; Андрей В. Бердюгин; Доминик М. Флури; Вильппу Пийрола (20 января 2008 г.). «Первое обнаружение поляризованного рассеянного света экзопланетной атмосферы» (PDF). Астрофизический журнал. 673 (1): L83. arXiv:0712.0193. Bibcode:2008ApJ ... 673L..83B. Дои:10.1086/527320. Архивировано из оригинал (PDF) 17 декабря 2008 г.
  5. ^ Информационный бюллетень о Юпитере
  6. ^ Информационный бюллетень о Сатурне
  7. ^ Иван Губени; Адам Берроуз (2008). «Модели спектра и атмосферы облученных транзитных внесолнечных планет-гигантов». Труды Международного астрономического союза. 4: 239. arXiv:0807.3588. Bibcode:2009IAUS..253..239H. Дои:10.1017 / S1743921308026458.
  8. ^ Ян Доббс-Диксон (2008). «Радиационно-гидродинамические исследования облучаемой атмосферы». Труды Международного астрономического союза. 4: 273. arXiv:0807.4541. Bibcode:2009IAUS..253..273D. Дои:10.1017 / S1743921308026495.
  9. ^ Leigh C .; Collier C. A .; Хорн К .; Пенни А .; Джеймс Д. (2003). «Новый верхний предел отраженного звездного света от Тау Бутиса б.». MNRAS. 344 (4): 1271. arXiv:Astro-ph / 0308413. Bibcode:2003МНРАС.344.1271Л. Дои:10.1046 / j.1365-8711.2003.06901.x.

внешняя ссылка