Классификация газовых гигантов Сударского

Классификация Сударского, используемая в Celestia .

Класс I

Класс II

Класс III

Класс IV

Класс V

Классификация газовых гигантов Сударского с целью предсказания их внешнего вида на основе их температуры была изложена Дэвидом Сударски и его коллегами в статье « Альбедо и спектры отражения внесолнечных планет-гигантов». ^{[ 1 ]} и подробно описан в « Теоретических спектрах и атмосферах внесолнечных планет-гигантов» . ^{[ 2 ]} опубликовано до того, как было проведено какое-либо успешное прямое или косвенное наблюдение атмосферы внесолнечной планеты. Это широкая система классификации, цель которой — внести некоторый порядок в вероятно богатое разнообразие атмосфер внесолнечных газовых гигантов.

Газовые гиганты разделены на пять классов (нумерованных римскими цифрами ) в соответствии с их смоделированными физическими свойствами атмосферы. В Солнечной системе только Юпитер и Сатурн относятся к классификации Сударского, и оба относятся к классу I. Появление планет, не являющихся газовыми гигантами, не может быть предсказано системой Сударского, например планет земной группы, таких как Земля и Венера , или ледяных гигантов, таких как Уран (14 масс Земли) и Нептун (17 масс Земли). ^{[ нужна ссылка ]}

Фон

Внешний вид внесолнечных планет во многом неизвестен из-за сложности проведения прямых наблюдений. Кроме того, аналогии с планетами Солнечной системы могут быть применимы и к немногим из известных внесолнечных планет, поскольку большинство из них совершенно не похожи ни на одну из наших планет, например, на горячие Юпитеры .

Тела, проходящие мимо своей звезды, можно нанести на карту спектрографически, например HD 189733 b . ^{[ 3 ]} Далее было показано, что эта планета синего цвета с альбедо больше (ярче) 0,14. ^{[ 4 ]} Большинство картированных таким образом планет представляли собой большие и вращающиеся на близкой орбите «горячие юпитеры».

Предположения о появлении невидимых внесолнечных планет в настоящее время основаны на вычислительных моделях вероятной атмосферы такой планеты, например, о том, как профиль и состав атмосферного давления и температуры будут реагировать на различную степень инсоляции .

Планетарные классы

Класс I: облака аммиака.

Юпитер и Сатурн — два газовых гиганта I класса по Сударскому.

В газообразных гигантах этого класса преобладают облака аммиака . Эти планеты находятся во внешних регионах планетной системы . Они существуют при температуре ниже 150 К (-120 ° C; -190 ° F). Прогнозируемое альбедо Бонда планеты класса I вокруг такой звезды, как Солнце , составляет 0,57 по сравнению со значением 0,343 для Юпитера. ^{[ 5 ]} и 0,342 для Сатурна . ^{[ 6 ]} Частично расхождение можно объяснить, приняв во внимание неравновесные конденсаты, такие как толины или фосфор , которые ответственны за цветные облака в атмосфере Юпитера и не моделируются в расчетах.

Для температуры планеты класса I требуется либо холодная звезда, либо далекая орбита. Первое может означать, что звезда(ы) слишком тусклы, чтобы их можно было увидеть, тогда как второе может означать, что орбиты настолько велики, что их влияние слишком малозаметно, чтобы его можно было обнаружить до тех пор, пока не будет проведено несколько наблюдений этих орбит полных «лет» (ср . третий закон ). Увеличенная масса суперюпитерианцев облегчит их наблюдение, однако суперюпитерианцы сопоставимого с Юпитером возраста будут иметь больший внутренний нагрев , что может подтолкнуть их к более высокому классу.

Класс II: Водяные облака.

Газообразные гиганты класса II слишком теплые, чтобы образовывать аммиачные облака; вместо этого их облака состоят из водяного пара . Эти характеристики ожидаются для планет с температурой ниже 250 К (-23 ° C; -10 ° F). ^{[ 2 ]} Водяные облака обладают большей отражающей способностью, чем аммиачные облака, а предсказанное альбедо Бонда планеты класса II вокруг звезды типа Солнца составляет 0,81. Даже если облака на такой планете будут подобны облакам на Земле , атмосфера по-прежнему будет состоять в основном из водорода и богатых водородом молекул, таких как метан .

Сударский и др. перечислил Эгир , Маджрити и Липперхей как возможные планеты класса II. ^{[ 2 ]}

Класс III: Безоблачный

Газообразные гиганты с равновесными температурами от 350 К (170 °F, 80 °C) до 800 К (980 °F, 530 °C) не образуют глобального облачного покрова, поскольку в их атмосфере отсутствуют подходящие химические вещества для образования облаков. ^{[ 2 ]} (Они не образовывали бы облака серной кислоты, как Венера, из-за избытка водорода.) Эти планеты выглядели бы как безликие лазурно-голубые шары из-за рэлеевского рассеяния и поглощения метаном в их атмосферах, выглядя как версии Урана и Нептуна с массой Юпитера . Из-за отсутствия отражающего облачного слоя альбедо Бонда низкое, около 0,12 для планеты класса III вокруг звезды, подобной Солнцу. Они существуют во внутренних регионах планетной системы, примерно соответствующих положению Меркурия .

Сударский и др. перечислил Самх , Глизе 876 b и Глизе 876 c как возможные планеты класса III. ^{[ 2 ]} При температуре выше 700 К (800 °F, 430 °C) сульфиды и хлориды могут образовывать перистые облака. ^{[ 2 ]}

Класс IV: Щелочные металлы.

При температуре выше 900 К (630 °C/1160 °F) оксид углерода становится доминирующей молекулой-переносчиком углерода в атмосфере газового гиганта (а не метан ). Кроме того, содержание щелочных металлов , таких как натрий, существенно увеличивается, а спектральные линии натрия , и калия газового гиганта по прогнозам, будут заметными в спектре . Эти планеты образуют облачные слои силикатов и железа глубоко в своих атмосферах, но, по прогнозам, это не повлияет на их спектр. По прогнозам, альбедо Бонда планеты класса IV вокруг звезды типа Солнца будет очень низким - 0,03 из-за сильного поглощения щелочными металлами. Газовые гиганты IV и V классов называются горячими Юпитерами .

Сударский и др. включил Галилео в список возможных планет класса IV. ^{[ 2 ]}

HD 209458 b при температуре 1300 К (1000 ° C) будет еще одной такой планетой с геометрическим альбедо, в пределах погрешности, равным нулю; а в 2001 году НАСА засвидетельствовало транзит атмосферного натрия, хотя и в меньшем объеме, чем предполагалось. Эта планета имеет верхний слой облаков, поглощающий так много тепла, что под ним находится относительно прохладная стратосфера . В моделях предполагается, что состав этого темного облака состоит из оксида титана и ванадия (иногда сокращенно «TiVO») по аналогии с красными карликами, но его истинный состав пока неизвестен; вполне могло быть, как по Сударскому. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Класс V: Силикатные облака.

По прогнозам , для самых горячих газовых гигантов с температурой выше 1400 К (2100 °F, 1100 °C) или для более холодных планет с меньшей гравитацией, чем у Юпитера, силикатные и железные облака будут лежать высоко в атмосфере. Предсказанное Бондом альбедо планеты класса V вокруг звезды типа Солнца составляет 0,55 из-за отражения от облачных слоев. 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 инструментам. ^{[ 9 ]} Сударский и др. перечислил Димидиум , Саффар , HD 209458 b и Тау Боэтис b как возможные планеты класса V. ^{[ 2 ]}

См. также

Ссылки

^ Сударский, Д.; Берроуз, А.; Пинто, П. (2000). «Альбедо и спектры отражения внесолнечных планет-гигантов» . Астрофизический журнал . 538 (2): 885–903. arXiv : astro-ph/9910504 . Бибкод : 2000ApJ...538..885S . CiteSeerX 10.1.1.316.9833 . дои : 10.1086/309160 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Сударский, Д.; Берроуз, А.; Хубени, И. (2003). «Теоретические спектры и атмосферы внесолнечных планет-гигантов». Астрофизический журнал . 588 (2): 1121–1148. arXiv : astro-ph/0210216 . Бибкод : 2003ApJ...588.1121S . дои : 10.1086/374331 .
^ «Первая карта чужого мира» . Архивировано из оригинала 16 октября 2007 года . Проверено 23 ноября 2007 г.
^ Бердюгина Светлана Владимировна; Андрей Владимирович Бердюгин; Доминик М. Флюри; Вилппу Пийрола (20 января 2008 г.). «Первое обнаружение поляризованного рассеянного света из экзопланетной атмосферы» (PDF) . Астрофизический журнал . 673 (1): Л83. arXiv : 0712.0193 . Бибкод : 2008ApJ...673L..83B . дои : 10.1086/527320 . Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 года.
^ Информационный бюллетень о Юпитере
^ Информационный бюллетень о Сатурне
^ Иван Губени; Адам Берроуз (2008). «Модели спектра и атмосферы облученных транзитных внесолнечных планет-гигантов». Труды Международного астрономического союза . 4 : 239. arXiv : 0807.3588 . Бибкод : 2009IAUS..253..239H . дои : 10.1017/S1743921308026458 .
^ Ян Доббс-Диксон (2008). «Радиационное гидродинамическое исследование облученных атмосфер». Труды Международного астрономического союза . 4 : 273. arXiv : 0807.4541 . Бибкод : 2009IAUS..253..273D . дои : 10.1017/S1743921308026495 .
^ Ли С.; Коллиер, Калифорния; Хорн К.; Пенни А.; Джеймс Д. (2003). «Новый верхний предел отраженного звездного света от Тау Бутис б». МНРАС . 344 (4): 1271. arXiv : astro-ph/0308413 . Бибкод : 2003MNRAS.344.1271L . дои : 10.1046/j.1365-8711.2003.06901.x .

Внешние ссылки

«За спекуляциями» . Внесолнечные видения . Проверено 26 июня 2008 г.
«Планеты, вращающиеся вокруг других звезд» . Гарвардский университет . Проверено 26 июня 2008 г.

[sudarsky-1] Сударский, Д.; Берроуз, А.; Пинто, П. (2000). «Альбедо и спектры отражения внесолнечных планет-гигантов» . Астрофизический журнал . 538 (2): 885–903. arXiv : astro-ph/9910504 . Бибкод : 2000ApJ...538..885S . CiteSeerX 10.1.1.316.9833 . дои : 10.1086/309160 .

[sudarsky2-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Сударский, Д.; Берроуз, А.; Хубени, И. (2003). «Теоретические спектры и атмосферы внесолнечных планет-гигантов». Астрофизический журнал . 588 (2): 1121–1148. arXiv : astro-ph/0210216 . Бибкод : 2003ApJ...588.1121S . дои : 10.1086/374331 .

[3] «Первая карта чужого мира» . Архивировано из оригинала 16 октября 2007 года . Проверено 23 ноября 2007 г.

[Berdyugina-4] Бердюгина Светлана Владимировна; Андрей Владимирович Бердюгин; Доминик М. Флюри; Вилппу Пийрола (20 января 2008 г.). «Первое обнаружение поляризованного рассеянного света из экзопланетной атмосферы» (PDF) . Астрофизический журнал . 673 (1): Л83. arXiv : 0712.0193 . Бибкод : 2008ApJ...673L..83B . дои : 10.1086/527320 . Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 года.

[5] Информационный бюллетень о Юпитере

[6] Информационный бюллетень о Сатурне

[hubeny-7] Иван Губени; Адам Берроуз (2008). «Модели спектра и атмосферы облученных транзитных внесолнечных планет-гигантов». Труды Международного астрономического союза . 4 : 239. arXiv : 0807.3588 . Бибкод : 2009IAUS..253..239H . дои : 10.1017/S1743921308026458 .

[8] Ян Доббс-Диксон (2008). «Радиационное гидродинамическое исследование облученных атмосфер». Труды Международного астрономического союза . 4 : 273. arXiv : 0807.4541 . Бибкод : 2009IAUS..253..273D . дои : 10.1017/S1743921308026495 .

[9] Ли С.; Коллиер, Калифорния; Хорн К.; Пенни А.; Джеймс Д. (2003). «Новый верхний предел отраженного звездного света от Тау Бутис б». МНРАС . 344 (4): 1271. arXiv : astro-ph/0308413 . Бибкод : 2003MNRAS.344.1271L . дои : 10.1046/j.1365-8711.2003.06901.x .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]