นับตั้งแต่การค้นพบในปี 2548 ดาวเคราะห์นอกระบบ HD 189733b เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์สุริยะที่มีการสำรวจมากที่สุดเนื่องจากขนาดวงโคจรขนาดกะทัดรัดใกล้กับโลกและบรรยากาศท้องฟ้าสีคราม แต่นักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์สวิฟท์ได้เห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์หลังจากเกิดเปลวไฟรุนแรงจากพ่อแม่ของมันซึ่งอาบรังสีเอกซ์เรย์อย่างรุนแรง นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าความสามารถในการรับชมการกระทำนั้นทำให้มองเห็นสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงและสภาพอากาศบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเรา
ในขณะที่ HD 189733b มีท้องฟ้าสีฟ้าเหมือนโลกมันเป็นหนึ่งใน "จูปิเตอร์ร้อน" ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดสำหรับนักล่าดาวเคราะห์นอกระบบในการค้นหา: ดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ของมันอย่างมาก HD 189733 ตั้งอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มากที่สุดเรียกว่า HD 189733A เพียงหนึ่งในสามสิบระยะทางที่โลกมาจากดวงอาทิตย์โดยรอบดาวฤกษ์ใน 2.2 วัน นอกจากนี้ระบบอยู่ห่างออกไปเพียง 63 ปีแสงดังนั้นจึงอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ที่สามารถเห็นได้ด้วยกล้องส่องทางไกลใกล้กับ Dumbbell Nebula ที่มีชื่อเสียง
แม้ว่าดาวฤกษ์ของมันจะเล็กกว่าและเย็นกว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อย แต่สิ่งนี้ทำให้สภาพอากาศของโลกร้อนเป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียสและชั้นบรรยากาศชั้นบนนั้นเต็มไปด้วยรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตและรังสีเอกซ์
แม้ว่าบรรยากาศของ HD 189733b ไม่คิดว่าจะระเหย (เช่นดาวเคราะห์นอกระบบที่คล้ายกันที่เรียกว่าโอซิริสหรือนักดาราศาสตร์ HD 209458b) รู้ว่าศักยภาพอยู่ที่นั่น ก๊าซในชั้นบรรยากาศขยายออกไปไกลเกินกว่า“ พื้นผิว” ของดาวเคราะห์ที่ยอมให้แสงดวงดาวผ่านไปได้และในการสำรวจก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์ก็สามารถมองเข้าไปในสิ่งที่สารประกอบทางเคมีล้อมรอบ HD 189733b จากการวิเคราะห์นี้นักวิทยาศาสตร์ได้อนุมานว่ามีน้ำและมีเธนอยู่ในชั้นบรรยากาศ และต่อมากล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ยังทำการแมปการกระจายอุณหภูมิทั่วโลก การวิจัยเพิ่มเติมระบุว่ามีชั้นบาง ๆ ของอนุภาคในชั้นบรรยากาศของ HD 189733b สร้างเมฆสะท้อนแสงบาง ๆ
นักดาราศาสตร์ Alain Lecavelier des Etangs จากที่สถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์ปารีสในฝรั่งเศสนำทีมโดยใช้ฮับเบิลเพื่อสังเกตบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงนี้ในช่วงสองช่วงต้นปี 2010 และปลายปี 2011 เนื่องจากมันเป็นเงาเทียบกับดาวฤกษ์แม่ของมัน ในขณะที่แสงย้อนกลับในลักษณะนี้บรรยากาศของดาวเคราะห์จะประทับลายเซ็นทางเคมีบนแสงดาวทำให้นักดาราศาสตร์สามารถถอดรหัสสิ่งที่เกิดขึ้นในเครื่องชั่งที่เล็กเกินกว่าจะถ่ายภาพได้โดยตรง พวกเขาหวังว่าจะสังเกตบรรยากาศที่หายไป แต่ก็ผิดหวังในปี 2010
“ การสังเกตชุดแรกนั้นน่าผิดหวังจริง ๆ ” เลกาเมียร์กล่าว“ เนื่องจากพวกเขาไม่พบร่องรอยของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เลย เราเพิ่งรู้ว่าเราได้ทำสิ่งที่น่าสนใจมากขึ้นเมื่อการสังเกตการณ์ชุดที่สองเข้ามา”
การสำรวจติดตามผลของทีมซึ่งเกิดขึ้นในปี 2554 แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่งโดยมีสัญญาณที่ชัดเจนว่ามีกลุ่มก๊าซที่ถูกพัดพาออกมาจากดาวเคราะห์ด้วยอัตราอย่างน้อย 1,000 ตันต่อวินาทีด้วยความเร็ว 300,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ลักษณะเหมือนดาวหาง
“ เราไม่ได้ยืนยันว่าบรรยากาศของดาวเคราะห์บางดวงระเหยไปหมด” Lecavelier กล่าว“ เราได้ดูสภาพร่างกายในบรรยากาศที่ระเหยไปตามกาลเวลา ไม่มีใครทำแบบนั้นมาก่อน”
แล้วทำไมบรรยากาศถึงเปลี่ยนไป
แม้จะมีอุณหภูมิที่สูงที่สุดของโลก แต่บรรยากาศก็ไม่ร้อนพอที่จะระเหยในอัตราที่เห็นในปี 2554 แทนที่จะคิดว่าการระเหยจะถูกขับเคลื่อนโดยรังสีเอกซ์และรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตจากดาวแม่ซึ่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับ มีพลังมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 20 เท่า โดยคำนึงถึงว่า HD 189733b เป็นดาวเคราะห์ยักษ์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากดังนั้นมันจะต้องได้รับปริมาณรังสีเอกซ์สูงกว่าโลกถึง 3 ล้านเท่า
เนื่องจากรังสีเอกซ์และแสงอุลตร้าไวโอเล็ตอัลตราไวโอเลตทำให้บรรยากาศของโลกร้อนขึ้นและมีแนวโน้มว่าจะหลบหนีออกไปทีมจึงตรวจสอบดาวด้วยกล้องโทรทรรศน์ X-ray (XRT) ของสวิฟท์ ในวันที่ 7 กันยายน 2011 เพียงแปดชั่วโมงก่อนฮับเบิลถูกกำหนดให้สังเกตการขนส่งสวิฟท์กำลังเฝ้าดูดาวเมื่อมันปลดปล่อยเปลวไฟอันทรงพลัง มันสว่างขึ้นโดย 3.6 เท่าในรังสีเอกซ์ซึ่งเป็นระดับที่เกิดขึ้นในระดับสูงกว่าดวงอาทิตย์
“ ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์นั้นหมายถึงการถูกระเบิดของรังสีเอกซ์ซึ่งรุนแรงกว่าโลกนับหมื่นเท่าแม้ในช่วงที่มีเปลวสุริยะ X-class ซึ่งเป็นประเภทที่แข็งแกร่งที่สุด” Peter Wheatley ผู้ร่วมเขียนกล่าว นักฟิสิกส์ที่ University of Warwick ในอังกฤษ
หลังจากคิดเป็นขนาดมหึมาของดาวเคราะห์ทีมได้ตั้งข้อสังเกตว่า HD 189733b พบรังสีเอกซ์ประมาณ 3 ล้านเท่าที่โลกได้รับจากเปลวไฟจากดวงอาทิตย์ที่ระดับ X
“ การปล่อยรังสีเอกซ์เป็นส่วนเล็ก ๆ ของผลผลิตทั้งหมดของดาว แต่เป็นส่วนที่มีพลังมากพอที่จะขับเคลื่อนการระเหยของบรรยากาศ” Peter Wheatley ผู้เขียนร่วมจาก University of Warwick ในสหราชอาณาจักรกล่าว “ นี่เป็นเปลวไฟ X-ray ที่สว่างที่สุดจาก HD 189733A ที่พบเห็นหลายแห่งจนถึงปัจจุบันและดูเหมือนว่าเป็นไปได้มากที่ผลกระทบของเปลวไฟนี้บนดาวเคราะห์ทำให้การระเหยกลายเป็นไอได้ในเวลาไม่กี่ชั่วโมงต่อมา”
ทีมยังกล่าวอีกว่าการเปลี่ยนแปลงในการส่งออกของดาวฤกษ์อาจหมายถึงการผ่านกระบวนการตามฤดูกาลซึ่งคล้ายกับวัฏจักรฉายดวงอาทิตย์ 11 ปีของดวงอาทิตย์
ทีมหวังที่จะชี้แจงการเปลี่ยนแปลงที่พวกเขาเห็นโดยใช้การสำรวจในอนาคตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ X-ray XMM-Newton ของ ESA แต่บอกว่าไม่มีคำถามว่าดาวเคราะห์ถูกโจมตีด้วยแสงดาวฤกษ์และไม่มีคำถามว่าอัตราการระเหยของ ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์พุ่งสูงขึ้น
การวิจัยครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการวิจัยร่วมกันระหว่างภารกิจเมื่อสวิฟท์เห็นเปลวไฟและฮับเบิลเห็นก๊าซจำนวนมหาศาลที่หลุดออกจากชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ มันยังให้ศักยภาพสำหรับการวิจัยในอนาคตเพื่อเฝ้าดูการเปลี่ยนแปลงทั้งในดาวและชั้นบรรยากาศของโลกอื่น
วิดีโอนี้จาก Goddard Spaceflight Center ของ NASA ให้ข้อมูลเพิ่มเติม:
คำบรรยายภาพนำ: การเรนเดอร์ของศิลปินนี้แสดงให้เห็นถึงการระเหยของชั้นบรรยากาศ HD 189733b เพื่อตอบสนองต่อการระเบิดที่ทรงพลังจากดาวฤกษ์แม่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าตรวจจับก๊าซที่กำลังหลบหนีและดาวเทียมสวิฟต์ของนาซ่าจับแสงดาวฤกษ์ เครดิต: Goddard Space Flight Center ของนาซา
คำบรรยายภาพที่สอง: กล้องโทรทรรศน์ Ultraviolet / Optical ของ Swift จับภาพมุมมองของดาวฤกษ์ HD 189733b ในวันที่ 14 กันยายน 2011 ภาพนี้มี 6 อาร์คนาที เครดิต: NASA / Swift / Stefan Immler
