ПЛАНЕТА ОЗИРИС

Вика Воробьева

Планета HD 209458 b (еще называемая Озирис) была открыта в 1999 году. Озирис оказался первой экзопланетой, которая была исследована как с помощью метода доплеровской спектроскопии, когда измеряются небольшие смещения линий в спектре звезды, вызванные гравитационным влиянием планеты, так и с помощью наблюдения т.н. транзитов, т.е. проходов планеты по диску звезды. С помощью этих наблюдений были прямо измерены (хотя и с невысокой точностью) масса и радиус планеты HD 209458 b. Масса Озириса оказалась равной 0,69 + 0,05 масс Юпитера, радиус составил 1,32 + 0,25 радиуса Юпитера. При наблюдении транзитов Озириса в январе 2006 года космическим телескопом им. Спитцера на волне 24 мкм (1) было найдено, что радиус планеты составляет 1,30 + 0,09 радиусов Юпитера, что подтверждает и уточняет наблюдения в видимом свете.
Озирис, как и ожидалось, оказался газовым гигантом - его средняя плотность составляет около 400 кг/куб.м.! Это в 2,5 раза меньше плотности воды. В течении семи лет это была самая низкая средняя плотность среди тех планет, для которых известна эта величина, и лишь в сентябре 2006 года была открыта еще более неплотная планета HAT--P-1 b со средней плотностью 280 + 60 кг/куб.м. Для сравнения, средняя плотность Сатурна, самой неплотной планеты Солнечной системы, составляет 690 кг/куб.м
Озирис вращается вокруг звезды HD 209458 на расстоянии 0,045 а.е. или 6,75 млн км, что составляет менее 9 звездных радиусов. Видимый диск звезды HD 209458 в небе Озириса в 26 раз превышает размер солнечного диска в небе Земли (а по площади - почти в 650 раз). Ослепительный и обжигающий свет близкой звезды нагревает атмосферу Озириса до 1200К при альбедо, меньшим 0,2 (2) Озирис раскален так сильно, что светится сам - тусклым багровым светом.
27 июля 2006 года были опубликованы результаты наблюдений Озириса космическим телескопом MOST. Альбедо планеты оказалось ниже 0,25 для световых лучей с длиной волны 400-700 нм (это - верхний предел, реальное альбедо Озириса может быть еще ниже). Для сравнения, альбедо Юпитера - около 0,5. Озирис - достаточно темная планета, слабо отражающая свет своей звезды.
Наблюдения (4) в ультрафиолетовом диапазоне (конкретно, в линии атомарного водорода Лайман-альфа) показали, что Озирис теряет вещество со скоростью примерно 10 тыс. тонн в секунду. Размер планеты при наблюдении в линии Лайман-альфа составляет 4,3 радиуса Юпитера, что превышает размеры полости Роша (для Озириса она составляет примерно 3,6 радиусов Юпитера). Это говорит о том, что раскаленная атмосфера планеты испаряется, истекает в космос с образованием несимметричной водородной оболочки, напоминающей кометный хвост.

Транзит Озириса по диску звезды HD 209458 в представлении художника John Whatmough. Кредит: Extrasolar Vizions

Вместе с тем современный темп потери массы Озирисом недостаточен, чтобы значительно изменить его массу: теряя 107 кг/сек, за 5 миллиардов лет Озирис потерял бы только около 1,5*1024 кг, т.е. примерно 1/4 массы Земли.

Озирис делает один оборот вокруг своей звезды всего за 3,5 дня. Из-за близости к звезде его вращение вокруг своей оси замедлено приливными силами. Нет никаких сомнений в том, что он вращается вокруг звезды в резонансе 1:1, т.е. повернут к звезде только одной стороной. Это приводит к значительным температурным контрастам на его диске. Численное моделирование, проведенное различными авторами, приводит к похожим результатам. Согласно (5), разница температур между дневной и ночной сторонами планеты на уровне 0,1 атмосфер составляет 600К, а согласно (3), та же разница на уровне давления 0,3 атм. составляет 500К. Однако на глубине, соответствующей давлению 10 атмосфер, температурные контрасты сглаживаются.
Озирис - планета бурных и стремительных раскаленных ветров. Численные модели предсказывают мощную суперротацию в области экватора и скорости ветра, достигающие 3-4 км/сек. Интересно, что ни в одной из моделей атмосферы Озириса подсолнечная точка не является самым горячим местом на планете, точно так же, как антисолнечная точка не является самым холодным местом. Согласно (2), наиболее прохладные области на планете - это зоны полюсов, где формируются постоянные вихри циклонического типа. Самая горячая область находится на экваторе, смещенная сильными экваториальными ветрами с подсолнечной точки примерно на 60 градусов по долготе. Другие модели предсказывают еще более сложный характер атмосферной циркуляции.
Наблюдения системы HD209458 с помощью космического инфракрасного телескопа им. Спитцера не обнаружили температурного контраста между дневным и ночным полушариями Озириса. Согласно этим наблюдениям, средняя температура планеты составляет 1200К.
С помощью спектральных наблюдений в атмосфере Озириса были обнаружены атомы натрия (7), углерода и кислорода (8). Однако скорее всего основными составляющими атмосферы Озириса являются водород и гелий.

Будущее Озириса незавидно. Вращаясь вокруг звезды со скоростью, превышающей скорость ее осевого вращения, он медленно приближается к ней под действием приливных сил. Через какое-то время Озирис упадет на звезду, где и закончит свое существование.

Источники:
1. The Radius of HD 209458 b at 24 Microns
2. The Changing Face of the Extrasolar Giant Planet HD 209458b
3. Dynamic Meteorology at the Photosphere of HD 209458b
4. "Osiris"(HD209458b), an evaporating planet
5. A Time Dependent Equilibrium Model of HD209458b
6. Озирис в Энциклопедии внесолнечных планет
7. Detection of an Extrasolar Planet Atmosphere
8. Detection of Oxygen and Carbon in the Hydrodynamically Escaping Atmosphere of the Extrasolar Planet HD 209458b
9. An Upper Limit on the Albedo of HD 209458b: Direct Imaging Photometry with the MOST Satellite

HD 209458

наверх

к оглавлению