Od otkrića 2005. godine, egzoplanet HD 189733b bio je jedan od najgledanijih dodatnih solarnih planeta, zbog svoje veličine, kompaktne orbite, blizine Zemlje i primamljive atmosfere plavog neba. Ali astronomi koji koriste Hubble svemirski teleskop i brzi teleskop bili su svjedoci dramatičnih promjena u gornjoj atmosferi planete nakon snažnog bljeska od roditelja koji je okupao planetu jakim rendgenskim zračenjem. Znanstvenici kažu da mogućnost gledanja akcije daje mučan pogled na promjenjivu klimu i vrijeme na planetama izvan našeg Sunčevog sustava.
Dok HD 189733b ima plavo nebo poput Zemlje, jedan je od mnogih "vrućih Jupitera" koji su lovci na egzoplanete najlakše pronašli: ogromni plinski planeti koji orbitiraju vrlo blizu njegove zvijezde. HD 189733 nalazi se izuzetno blizu svoje zvijezde, zvane HD 189733A, samo jednu tridesetinu udaljenosti Zemlje od Sunca, koja oko 2,2 dana skače oko zvijezde. Uz to, sustav je udaljen samo 63 svjetlosne godine, toliko blizu da se njegova zvijezda može vidjeti dvogledom u blizini poznate maglice Gumb.
Iako je njegova zvijezda nešto manja i hladnija od Sunca, to čini klimu planeta izuzetno vrućom, iznad 1000 Celzijevih stupnjeva, a gornju atmosferu zagrijava energetsko ekstremno-ultraljubičasto i rendgensko zračenje.
Iako se nije smatralo da atmosfera HD 189733b isparuje (poput slične egzoplanete zvane Osiris, ili HD 209458b) astronomi su znali da postoji potencijal. Atmosferski plinovi protežu se daleko izvan planetarne "površine" omogućujući prolazak zvjezdanog svjetla, a u prethodnim opažanjima astronomi su mogli zaviriti u ono što kemijski spojevi okružuju HD 189733b. Iz ove su analize znanstvenici zaključili da se u atmosferi nalazi voda i metan; i kasnije, svemirski teleskop Spitzer čak je preslikao raspodjelu temperature širom svijeta. Dodatna su istraživanja pokazala da u gornjoj atmosferi HD 189733b postoji tanki sloj čestica, stvarajući tanke reflektirajuće oblake.
Astronom Alain Lecavelier des Etangs s pariškog Instituta za astrofiziku u Francuskoj vodio je tim koji je koristio Hubble za promatranje atmosfere ovog planeta tijekom dva razdoblja početkom 2010. i krajem 2011., kako je bio siluetiran protiv matične zvijezde. Iako je na ovaj način pozadinsko osvjetljeno, atmosfera planeta utiskuje svoj kemijski potpis na zvjezdano svjetlo, omogućujući astronomima da dekodiraju ono što se događa na ljestvicama koje su suviše sitne da bi ih se izravno moglo prikazati. Nadali su se da će promatrati atmosferu koja je isparivala, ali bili su razočarani 2010. godine.
„Prvi skup opažanja zapravo su razočarali,“ rekao je Lecavelier, „budući da uopće nisu pokazali trag atmosfere planete. Tek smo shvatili da smo se odlučili za nešto zanimljivije kada je došao drugi skup zapažanja. "
Praćenje tima koje je izvršilo 2011. pokazalo je dramatičnu promjenu, s jasnim znakovima ispuha plinova s planete brzinom od najmanje 1000 tona u sekundi, brzinom od 300 000 mph, dajući planeti planetu izgled na kometi.
"Nismo tek potvrdili da atmosfera nekih planeta isparava", rekao je Lecavelier, "gledali smo kako se fizički uvjeti u atmosferi koja isparava vremenom variraju. To prije nitko nije učinio. "
Pa zašto se stanje atmosfere mijenjalo?
Unatoč ekstremnim temperaturama planeta, atmosfera nije dovoljno vruća da bi isparila brzinom opaženom u 2011. Umjesto toga se smatra da isparavanje potakne intenzivno rendgensko zračenje i ekstremno ultraljubičasto zračenje matične zvijezde, što je otprilike 20 puta snažnije od onog vlastitog Sunca. Uzimajući u obzir i da je HD 189733b divni planet vrlo blizu svoje zvijezde, tada mora pretrpjeti dozu rendgenskih zraka 3 milijuna puta veću od Zemlje.
Budući da X-zrake i ekstremno ultraljubičasto zračenje zagrijavaju planetu atmosferu i vjerovatno pokreću njen bijeg, tim je zvijezdu pratio i Swiftov rentgenski teleskop (XRT). 7. rujna 2011, samo osam sati prije nego što je Hubble trebao promatrati tranzit, Swift je pratio zvijezdu kad je otvorio snažni bljesak. Osvijetlio se 3,6 puta na rendgenskim zracima, šiljak koji se javljao iznad razine emisije koja je već veća od sunčeve.
„Neposredna blizina planete do zvijezde znači da ga je pogodila eksplozija rendgenskih zraka nekoliko desetina tisuća puta jačih nego što Zemlja trpi čak i za vrijeme sunčevog zračenja klase X, najjače kategorije“, rekao je koautor Peter Wheatley, fizičar na Sveučilištu u Warwicku u Engleskoj.
Nakon što izračunava ogromnu veličinu planeta, tim primjećuje da se HD 189733b susreo s oko 3 milijuna puta više X-zraka nego što ih Zemlja prima od sunčeve bljeskalice na pragu X klase.
"Rendgenske su emisije mali dio ukupne proizvodnje zvijezde, ali to je dio koji je dovoljno energetski da pokrene isparavanje atmosfere", rekao je koautor Peter Wheatley sa Sveučilišta u Warwicku u Velikoj Britaniji. "Ovo je bilo najsjajnije rendgensko zračenje iz HD 189733A od nekoliko primijećenih do danas, a čini se da je vrlo vjerovatno da je utjecaj ovog bljeska na planetu doveo do isparavanja koje je nekoliko sati kasnije primijetio Hubble."
Tim je također rekao da promjene u izlasku zvijezde mogu značiti da je prolazi sezonski proces sličan Sunčevom 11-godišnjem ciklusu sunčevih pjega.
Tim se nada da će razjasniti promjene kojima su svjedočili pomoću budućih promatranja pomoću svemirskog teleskopa Hubble i ESA-e XMM-Newton, ali kažu da nema sumnje da je planetu pogodio zvjezdani bljesak, niti da će pitanje brzine isparavanja atmosfera planeta se rasplamsala.
Ovo istraživanje pokazuje prednosti kolaborativnog istraživanja između misija, pošto je Swift vidio vatru, a Hubble vidio ogromnu količinu plina istrgnutog iz atmosfere planete. Također daje potencijal za buduća istraživanja, promatranje promjena i u zvijezdi i u atmosferi drugih svjetova.
Ovaj videozapis iz NASA-inog Goddard centra za svemirske letove pruža dodatne informacije:
Opis slike: Ovaj umjetnički prikaz ilustrira isparavanje atmosfere HD 189733b kao odgovor na snažne erupcije njegove zvijezde domaćina. NASA-in svemirski teleskop Hubble otkrio je izlazeće plinove i NASA-in satelit Swift uhvatio je zvjezdani bljesak. Zasluga: NASA-in Goddard Centar za svemirske letove.
Drugi opis slike: Swiftov ultraljubičasto / optički teleskop snimio je ovaj pogled zvijezde HD 189733b 14. rujna 2011. Slika je 6 arcminuta u više. Zasluge: NASA / Swift / Stefan Immler
