การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะพิเศษได้เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในความเป็นจริง ณ วันที่ 1 สิงหาคม 2017 นักดาราศาสตร์ได้ระบุดาวเคราะห์นอกระบบ 3,639 ดวงในระบบดาวเคราะห์ 2,729 ระบบและ 612 ระบบดาวเคราะห์หลายระบบ และในขณะที่เคปเลอร์ค้นพบส่วนใหญ่เหล่านี้ซึ่งตรวจพบผู้สมัครทั้งหมด 5,017 รายและยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์นอกระบบ 2,494 ดวงตั้งแต่ปี 2009 เครื่องมืออื่น ๆ ก็มีบทบาทสำคัญในการค้นพบเหล่านี้เช่นกัน
ซึ่งรวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้มีการอุทิศให้กับการตรวจจับชั้นบรรยากาศรอบดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล ล่าสุดมันถูกใช้ในการสำรวจที่สร้างหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดถึงวันที่มีสตราโตสเฟียร์ - ชั้นของบรรยากาศที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นกับระดับความสูง - รอบดาวก๊าซยักษ์ซึ่งอยู่ห่างจากระบบสุริยะของเราประมาณ 900 ปีแสง
การศึกษาในหัวข้อ“ ดาวเคราะห์นอกระบบยักษ์ก๊าซยักษ์ที่มีขนาดเล็กมากที่มีชั้นบรรยากาศ” เพิ่งปรากฏในวารสาร ธรรมชาติ. นำโดย Thomas Evans นักวิจัยจาก Astrophysics Group ที่ University of Exeter ทีมอาศัยข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าเพื่อศึกษาดาวเคราะห์ที่รู้จักกันในชื่อ WASP-121b ซึ่งเป็นดาวก๊าซยักษ์ที่โคจรรอบดาวสีเหลืองสีขาวที่ มีขนาดใหญ่กว่าของเราเล็กน้อย
ดาวเคราะห์นั้นมีมวลของดาวพฤหัสบดีประมาณ 1.2 เท่ามีรัศมีประมาณ 1.9 เท่าของดาวพฤหัสและมีระยะเวลาการโคจรเพียง 1.3 วัน นี่เป็นเพราะใกล้กับดวงอาทิตย์ซึ่งทำให้มันเป็น "Hot Jupiter" โดยเฉพาะ ในความเป็นจริงถ้าดาวเคราะห์นอกระบบนี้เข้าใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากขึ้นคาดว่าแรงโน้มถ่วงของ WASP-121 จะเริ่มฉีกขาดออกจากกัน
นอกจากนี้ยังอยู่ใกล้กับที่ทำให้บรรยากาศของโลกร้อนเป็นพิเศษทำให้อุณหภูมิสูงถึง 2,500 ° C (4,600 ° F) ในฐานะ Mark Marley นักวิจัยที่มีศูนย์วิจัย Ames ของ NASA และผู้ร่วมเขียนในการศึกษาดังที่ระบุไว้ในแถลงการณ์ขององค์การนาซ่า:
“ ผลลัพธ์นี้น่าตื่นเต้นเพราะมันแสดงให้เห็นว่าลักษณะทั่วไปของชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ในระบบสุริยะของเรา - สตราโตสเฟียร์ที่อบอุ่น - สามารถพบได้ในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ ตอนนี้เราสามารถเปรียบเทียบกระบวนการในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบกับกระบวนการเดียวกันที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ ในระบบสุริยะของเราเอง”
ในขณะที่ฮับเบิลพบร่องรอยของสตราโตสเฟียร์ที่เป็นไปได้รอบ WASP-33b และจูปิเตอร์ร้อนอื่น ๆ ในอดีตการศึกษาใหม่นี้แสดงหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดถึงวันที่มีสตราโตสเฟียร์ดาวเคราะห์นอกระบบ เหตุผลนี้เกี่ยวข้องกับข้อมูลทางสเปกโตรกราฟที่ได้จากฮับเบิลในบรรยากาศของ WASP-121b ซึ่งบ่งชี้ว่ามีไอน้ำซึ่งเป็นครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับดาวพฤหัสร้อน
ในฐานะที่เป็นทอมอีแวนส์ - ยังเป็นนักวิจัยของมหาวิทยาลัยเอ็กเซเตอร์และนักเขียนนำบนกระดาษ - อธิบายการค้นพบนี้ยืนยันสิ่งที่นักดาราศาสตร์สงสัยว่าบางครั้ง “ แบบจำลองเชิงทฤษฎีได้แนะนำสตราโตสเฟียร์อาจกำหนดดาวเคราะห์ที่ร้อนจัดที่แตกต่างกันโดยมีนัยสำคัญสำหรับฟิสิกส์และเคมีในบรรยากาศ” เขากล่าว “ การสังเกตของเราสนับสนุนภาพนี้”
ในการศึกษาสตราโตสเฟียร์ของ WASP-121b ทีมอาศัยข้อมูลทางสเปกโทรสโกปีที่รวบรวมโดยกล้องสนามกว้างของฮับเบิล 3 หลังจากวิเคราะห์ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการรักษาด้วยแสงของ WASP-121b พวกเขาสังเกตเห็นว่า พวกเขาสรุปว่านี่เป็นเพราะการปรากฏตัวของไอน้ำที่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
“ การปล่อยแสงจากน้ำหมายถึงอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น” ทิฟฟานี่คาทาเรียหนึ่งในผู้ร่วมเขียนการศึกษาจากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA กล่าว “ เราตื่นเต้นที่จะสำรวจว่าพฤติกรรมนี้ยังคงอยู่กับการสังเกตฮับเบิลในระยะยาว”
นอกเหนือจากการเป็นกรณีที่น่าเชื่อถือที่สุดของดาวเคราะห์นอกระบบที่มีสตราโตสเฟียร์แล้ว WASP-121b ก็น่าสนใจเช่นกันเพราะดาวพฤหัสร้อนแรงเพียงใด จากข้อมูลของพวกเขาทีมสรุปว่าอุณหภูมิในบรรยากาศเพิ่มขึ้นตามความสูงซึ่งเป็นลักษณะที่กำหนดของสตราโตสเฟียร์ ในสตราโตสเฟียร์ของโลกกระบวนการนี้ขับเคลื่อนด้วยโอโซนซึ่งดักจับแสงอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์และเพิ่มอุณหภูมิของโมเลกุลโดยรอบ
อย่างไรก็ตามอุณหภูมิของสตราโตสเฟียร์ของโลกไม่เกิน 270 K (-3 ° C; 26.6 ° F) เมื่อพิจารณาดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ที่มีสตราโตสเฟียร์ - เหมือนดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ซึ่งพบว่ามีความร้อนเนื่องจากการทำงานร่วมกันของรังสีดวงอาทิตย์อนุภาคพลังงานและมีเธนอุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลงมากกว่า 56 ° C (100 ° F) แต่ในกรณีของ WASP-121b อุณหภูมิในสตราโตสเฟียร์จะเพิ่มขึ้นประมาณ 560 ° C (1,000 ° F)
แม้แต่วีนัสซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ร้อนแรงที่สุดในระบบสุริยะก็ยังสามารถแข่งขันกับมันได้! ใน“ Sister Planet” ของโลกอุณหภูมิจะคงที่ประมาณ 735 K (462 ° C; 863 ° F) ซึ่งร้อนพอที่จะละลายตะกั่ว แต่สำหรับ WASP-121b อุณหภูมิจะสูงถึงสี่เท่า! ซึ่งหมายความว่าชั้นบรรยากาศของโลกร้อนพอที่จะหลอมเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะอื่น ๆ - เช่นเบริลเลียมทองคำขาวและเซอร์โคเนียม
ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตอนนี้สิ่งที่สารเคมีกำลังขับรถเพิ่มอุณหภูมินี้ ความเป็นไปได้บางอย่างได้รับการแนะนำแม้ว่าเช่นวาเนเดียมออกไซด์และไทเทเนียมออกไซด์ สารเหล่านี้ไม่เพียง แต่เชื่อว่าเป็นเรื่องปกติของดาวแคระน้ำตาล (หรือที่รู้จักกันว่า“ ดาวที่ล้มเหลว” ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับดาวก๊าซยักษ์มาก) พวกมันยังต้องการอุณหภูมิที่ร้อนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้อยู่ในสถานะก๊าซ
ไม่ว่าในกรณีใดก๊าซยักษ์ที่อยู่ห่างไกลนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นกรณีศึกษาที่น่าสนใจ ในอนาคตการวิจัยเกี่ยวกับสิ่งนี้และ“ ดาวพฤหัสบดีที่ร้อนแรงสุด ๆ ” มีแนวโน้มที่จะท้าทายและขยายความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับรูปแบบของบรรยากาศและพฤติกรรมเมื่อเวลาผ่านไป
