Από την ανακάλυψή του το 2005, ο εξωπλανήτης HD 189733b ήταν ένας από τους πιο παρατηρημένους επιπλέον ηλιακούς πλανήτες, λόγω του μεγέθους του, της μικρής τροχιάς του, της εγγύτητας με τη Γη και της δελεαστικής ατμόσφαιρας του γαλάζιου ουρανού. Όμως, οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και το Τηλεσκόπιο Swift έχουν δει δραματικές αλλαγές στην ανώτερη ατμόσφαιρα του πλανήτη μετά από μια βίαιη έξαρση από τον γονέα του που έπλυνε τον πλανήτη σε έντονη ακτινοβολία ακτίνων Χ. Οι επιστήμονες λένε ότι η δυνατότητα παρακολούθησης της δράσης δίνει μια συναρπαστική ματιά στα μεταβαλλόμενα κλίματα και τον καιρό σε πλανήτες έξω από το Ηλιακό μας Σύστημα.
Ενώ το HD 189733b έχει έναν γαλάζιο ουρανό σαν τη Γη, είναι ένας από τους πολλούς «καυτούς Δία» που ήταν ο ευκολότερος για τους κυνηγούς εξωπλανητών να βρουν: τεράστιους πλανήτες αερίου που βρίσκονται σε τροχιά πολύ κοντά στο αστέρι του. Το HD 189733 βρίσκεται πολύ κοντά στο αστέρι του, που ονομάζεται HD 189733A, μόλις το ένα τρίτο της απόστασης της Γης από τον Ήλιο, κτυπώντας γύρω από το αστέρι σε 2,2 ημέρες. Επιπλέον, το σύστημα απέχει μόλις 63 έτη φωτός, τόσο κοντά που το αστέρι του μπορεί να δει με κιάλια κοντά στο περίφημο νεφέλωμα Dumbbell.
Ακόμα κι αν το αστέρι του είναι ελαφρώς μικρότερο και πιο δροσερό από τον Ήλιο, αυτό κάνει το κλίμα του πλανήτη εξαιρετικά ζεστό, πάνω από 1000 βαθμούς Κελσίου, και η ανώτερη ατμόσφαιρα πλήττεται από την ενεργητική ακτινοβολία ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας.
Παρόλο που η ατμόσφαιρα του HD 189733b δεν πιστεύεται ότι εξατμίζεται (όπως ένας παρόμοιος εξωπλανήτης που ονομάζεται Osiris ή HD 209458b) οι αστρονόμοι ήξεραν ότι το δυναμικό ήταν εκεί. Τα ατμοσφαιρικά αέρια εκτείνονται πολύ πέρα από την πλανητική «επιφάνεια» επιτρέποντας στο αστρικό φως να περάσει, και σε προηγούμενες παρατηρήσεις οι αστρονόμοι μπόρεσαν να ρίξουν μια ματιά σε ποιες χημικές ενώσεις περιβάλλουν το HD 189733b. Από αυτήν την ανάλυση, οι επιστήμονες συνήγαγαν ότι το νερό και το μεθάνιο περιέχονται στην ατμόσφαιρα. και αργότερα, το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer χαρτογράφησε ακόμη και την κατανομή θερμοκρασίας σε όλο τον κόσμο. Πρόσθετη έρευνα έδειξε ότι υπάρχει ένα λεπτό στρώμα σωματιδίων στην ανώτερη ατμόσφαιρα του HD 189733b, δημιουργώντας λεπτά ανακλαστικά σύννεφα.
Ο αστρονόμος Alain Lecavelier des Etangs από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Παρισιού στη Γαλλία οδήγησε μια ομάδα που χρησιμοποίησε το Hubble για να παρατηρήσει την ατμόσφαιρα αυτού του πλανήτη κατά τη διάρκεια δύο περιόδων στις αρχές του 2010 και στα τέλη του 2011, καθώς σκιαγράφηκε εναντίον του γονικού του αστέρα. Ενώ φωτίζεται με αυτόν τον τρόπο, η ατμόσφαιρα του πλανήτη αποτυπώνει τη χημική του υπογραφή στο φως του αστεριού, επιτρέποντας στους αστρονόμους να αποκωδικοποιήσουν τι συμβαίνει σε κλίμακες που είναι πολύ μικροσκοπικές για άμεση εικόνα. Ήλπιζαν να παρατηρήσουν την ατμόσφαιρα να εξατμίζεται, αλλά απογοητεύτηκαν το 2010.
«Το πρώτο σετ παρατηρήσεων ήταν πραγματικά απογοητευτικό», είπε ο Lecavelier, «αφού δεν έδειξαν καθόλου ίχνη της ατμόσφαιρας του πλανήτη. Συνειδητοποιήσαμε ότι είχαμε δει κάτι πιο ενδιαφέρον όταν μπήκε το δεύτερο σετ παρατηρήσεων. "
Οι παρατηρήσεις παρακολούθησης της ομάδας, που έγιναν το 2011, έδειξαν μια δραματική αλλαγή, με σαφή σημάδια φούσκας φυσικού αερίου από τον πλανήτη με ρυθμό τουλάχιστον 1000 τόνους ανά δευτερόλεπτο, με ταχύτητες 300.000 mph, δίνοντας στον πλανήτη ένα εμφάνιση κομήτη.
«Δεν είχαμε επιβεβαιώσει απλώς ότι η ατμόσφαιρα ορισμένων πλανητών εξατμίζεται», είπε ο Lecavelier, «είδαμε ότι οι φυσικές συνθήκες στην ατμόσφαιρα που εξατμίζονται ποικίλλουν με την πάροδο του χρόνου. Κανείς δεν το είχε κάνει πριν. "
Γιατί λοιπόν άλλαξε η κατάσταση της ατμόσφαιρας;
Παρά την ακραία θερμοκρασία του πλανήτη, η ατμόσφαιρα δεν είναι αρκετά καυτή για να εξατμιστεί με τον ρυθμό που παρατηρήθηκε το 2011. Αντ 'αυτού, η εξάτμιση πιστεύεται ότι οφείλεται στην έντονη ακτινογραφία και την ακραία υπεριώδη ακτινοβολία από το γονικό αστέρι, που είναι περίπου 20 φορές πιο ισχυρό από αυτό του δικού μας Ήλιου. Λαμβάνοντας επίσης υπόψη ότι το HD 189733b είναι ένας τεράστιος πλανήτης πολύ κοντά στο αστέρι του, τότε πρέπει να υποστεί δόση ακτίνων Χ 3 εκατομμύρια φορές υψηλότερη από τη Γη.
Επειδή οι ακτίνες Χ και το ακραίο υπεριώδες φως του ήλιου θερμαίνουν την ατμόσφαιρα του πλανήτη και πιθανώς οδηγούν τη διαφυγή του, η ομάδα παρακολούθησε επίσης το αστέρι με το τηλεσκόπιο ακτίνων X (XRT) του Swift. Στις 7 Σεπτεμβρίου 2011, μόλις οκτώ ώρες πριν ο Χάμπλ είχε προγραμματιστεί να παρακολουθήσει τη διέλευση, η Swift παρακολουθούσε το αστέρι όταν εξαπέλυσε μια ισχυρή αναλαμπή. Φωτίστηκε κατά 3,6 φορές στις ακτίνες Χ, μια ακίδα που σημειώθηκε στα επίπεδα εκπομπών που ήταν ήδη μεγαλύτερα από τα επίπεδα του ήλιου.
«Η εγγύτητα του πλανήτη με το αστέρι σημαίνει ότι χτυπήθηκε από μια έκρηξη ακτίνων Χ δεκάδες χιλιάδες φορές ισχυρότερη από τη Γη που υποφέρει, ακόμη και κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής φωτοβολίδας κατηγορίας X, της ισχυρότερης κατηγορίας», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Peter Wheatley, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Warwick στην Αγγλία.
Αφού υπολόγισε το τεράστιο μέγεθος του πλανήτη, η ομάδα σημειώνει ότι το HD 189733b αντιμετώπισε περίπου 3 εκατομμύρια φορές περισσότερες ακτίνες X από τη γη από μια ηλιακή φωτοβολίδα στο κατώφλι της κατηγορίας X.
«Οι εκπομπές ακτίνων Χ είναι ένα μικρό μέρος της συνολικής παραγωγής του αστεριού, αλλά είναι το μέρος που είναι αρκετά ενεργητικό για να οδηγήσει την εξάτμιση της ατμόσφαιρας», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Peter Wheatley από το Πανεπιστήμιο του Warwick στο Ηνωμένο Βασίλειο. "Αυτή ήταν η πιο λαμπρή ακτινογραφία από το HD 189733A από αρκετές που έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα και φαίνεται πολύ πιθανό ότι η επίδραση αυτής της φωτοβολίδας στον πλανήτη οδήγησε στην εξάτμιση που παρατηρήθηκε μερικές ώρες αργότερα με το Hubble."
Η ομάδα είπε επίσης ότι οι αλλαγές στην έξοδο του αστεριού μπορεί να σημαίνει ότι υφίσταται μια εποχιακή διαδικασία παρόμοια με τον 11χρονο κύκλο του Sunspot.
Η ομάδα ελπίζει να διευκρινίσει τις αλλαγές που παρακολούθησαν χρησιμοποιώντας μελλοντικές παρατηρήσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton του Χάμπλ και της ESA, αλλά λένε ότι δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο πλανήτης χτυπήθηκε από μια αστρική φωτοβολίδα και δεν αμφισβητείται ότι ο ρυθμός εξάτμισης η ατμόσφαιρα του πλανήτη πυροβολήθηκε.
Αυτή η έρευνα δείχνει τα οφέλη της συλλογικής έρευνας μεταξύ των αποστολών, καθώς ο Swift είδε τη φλόγα και ο Χαμπλ είδε τη μαζική ποσότητα αερίου να απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Δίνει επίσης δυνατότητες για μελλοντική έρευνα, για παρακολούθηση των αλλαγών τόσο στο αστέρι όσο και στην ατμόσφαιρα άλλων κόσμων.
Αυτό το βίντεο από το Goddard Spaceflight Center της NASA παρέχει επιπλέον πληροφορίες:
Υπότιτλος κύριας εικόνας: Η απόδοση αυτού του καλλιτέχνη απεικονίζει την εξάτμιση της ατμόσφαιρας του HD 189733b ως απάντηση σε μια ισχυρή έκρηξη από το αστέρι του. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA εντόπισε τα αέρια που διαφεύγουν και ο δορυφόρος Swift της NASA έπιασε την αστρική φωτοβολίδα. Πίστωση: Το διαστημικό κέντρο πτήσης Goddard της NASA.
Δεύτερη λεζάντα εικόνας: Το υπεριώδες / οπτικό τηλεσκόπιο της Swift κατέγραψε αυτήν την προβολή του αστέρα του HD 189733b στις 14 Σεπτεμβρίου 2011. Η εικόνα έχει μήκος 6 τόξα. Πίστωση: NASA / Swift / Stefan Immler
