Ekstrem exoplanet:Astronomer opdager en fremmed verden, der er varmere end de fleste stjerner

Forestil dig en planet som Jupiter, der lyner rundt om sin værtsstjerne hver halvanden dag, overophedet til temperaturer varmere end de fleste stjerner og med en kæmpe, glødende gashale som en komet.

Det er, hvad et internationalt forskerhold ledet af astronomer ved Ohio State og Vanderbilt universiteter tror, ​​at de har fundet i kredsløb om en massiv stjerne, som de har mærket KELT-9, ligger 650 lysår fra Jorden i stjernebilledet Cygnus.

Opdagelsen er beskrevet i denne uge i et papir med titlen "En kæmpe planet undergår ekstrem-ultraviolet bestråling af sin varme massive-stjernevært" udgivet af tidsskriftet Natur og i en præsentation på forårsmødet i American Astronomical Society i Austin, Texas.

Med en dagtemperatur, der topper på 4, 600 Kelvin (mere end 7, 800 grader Fahrenheit), den nyopdagede eksoplanet, betegnet KELT-9b, er varmere end de fleste stjerner og kun 1, 200 Kelvin (ca. 2, 000 grader Fahrenheit) køligere end vores egen sol. Faktisk, den ultraviolette stråling fra stjernen, den kredser om, er så brutal, at planeten bogstaveligt talt kan fordampe under det intense blænding, producerer en glødende gashale.

Den overophedede planet har også andre usædvanlige funktioner. For eksempel, det er en gasgigant 2,8 gange mere massiv end Jupiter, men kun halvt så tæt, fordi den ekstreme stråling fra dens værtsstjerne har fået dens atmosfære til at puste op som en ballon.

Fordi den er tidevandsmæssigt låst til sin stjerne - som månen er til Jorden - bliver dagsiden af ​​planeten konstant bombarderet af stjernestråling og, som resultat, det er så varmt, at molekyler som vand, kuldioxid og metan kan ikke dannes der.

"Det er en planet efter en af ​​de typiske definitioner baseret på masse, men dens atmosfære er næsten helt sikkert i modsætning til enhver anden planet, vi nogensinde har set, bare på grund af temperaturen på dens dagsside, " sagde Scott Gaudi, professor i astronomi ved Ohio State University og en af ​​studiets hovedforfattere.

Grunden til, at exoplaneten er så varm, er, at stjernen, den kredser om, er mere end dobbelt så stor og næsten dobbelt så varm som vores sol. "KELT-9 udstråler så meget ultraviolet stråling, at den kan fuldstændigt fordampe planeten. Eller, hvis gasgigantiske planeter som KELT-9b har solide klippekerner, som nogle teorier antyder, planeten kan være kogt ned til en gold klippe, som Merkur, "sagde Keivan Stassun, Stevenson professor i fysik og astronomi ved Vanderbilt, der ledede undersøgelsen med Gaudi.

På den anden side, planetens kredsløb er ekstremt tæt på stjernen, så hvis stjernen begynder at udvide sig, vil den opsluge den. "KELT-9 vil svulme op og blive en rød kæmpestjerne om omkring en milliard år, " sagde Stassun. "De langsigtede udsigter for livet, eller fast ejendom for den sags skyld, på KELT-9b ser det ikke godt ud."

Mens Stassun og Gaudi bruger meget tid på at udvikle missioner, såsom NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, designet til at finde beboelige planeter i andre solsystemer, videnskabsmændene sagde, at der er en god grund til at studere verdener, der er uoverkommelige i det ekstreme.

"Det astronomiske samfund er tydeligt fokuseret på at finde jordlignende planeter omkring små, køligere stjerner som vores sol. De er lette mål, og der er meget, der kan læres om potentielt beboelige planeter, der kredser om stjerner med meget lav masse generelt. På den anden side, fordi KELT-9bs værtsstjerne er større og varmere end solen, det supplerer disse bestræbelser og giver en slags prøvesten til at forstå, hvordan planetsystemer dannes omkring varme, massive stjerner, " sagde Gaudi.

Stassun tilføjede, "Når vi søger at udvikle et komplet billede af de mange andre verdener derude, det er vigtigt ikke kun at vide, hvordan planeter dannes og udvikler sig, men også hvornår og under hvilke forhold de ødelægges."

Hvordan blev den nye planet fundet?

"Vi var ret heldige at fange planeten, mens dens bane passerer stjernens ansigt, " sagde medforfatter Karen Collins, en postdoktor ved Vanderbilt. "På grund af sin ekstremt korte periode, nærpolar bane og det faktum, at dens værtsstjerne er oblat, snarere end sfærisk, vi beregner, at orbital præcession vil bringe planeten ude af syne om omkring 150 år, og det vil ikke dukke op igen før omkring tre et halvt årtusinde."

I 2014 opdagede astronomer exoplaneten ved hjælp af et af to teleskoper, der er specielt designet til at detektere planeter, der kredser om lyse stjerner - en på den nordlige og en på den sydlige halvkugle - som drives i fællesskab af Ohio State, Vanderbilt og Lehigh universiteterne. Instrumenterne, "Kilodegree Extremely Little Telescopes" eller KELT'er, udfylde et stort hul i de tilgængelige teknologier til at finde ekstrasolare planeter. De bruger for det meste off-the-shelf teknologi til at tilbyde en billig måde at jage planeter på. Mens et traditionelt astronomisk teleskop koster millioner af dollars at bygge, hardwaren til et KELT -teleskop løber under $ 75, 000. Hvor andre teleskoper er designet til at se på meget svage stjerner i små dele af himlen i meget høj opløsning, KELT ser på millioner af meget klare stjerner på én gang, over store himmelstrækninger, ved relativt lav opløsning.

"Dette resultat viser, at selv 'ekstremt små' teleskoper kan spille en vigtig rolle i opdagelsen, " kommenterede James Neff, programdirektør for astronomiske videnskaber ved National Science Foundation, som delvist finansierede forskningen.

Ved at bruge KELT-North-teleskopet ved Winer Observatory i Arizona, astronomerne bemærkede et lille fald i stjernens lysstyrke - kun omkring halvdelen af ​​en procent - hvilket tydede på, at en planet kan have passeret foran den. Lysstyrken faldt en gang hver 1,5 dag, hvilket betyder, at planeten gennemfører et "årligt" kredsløb omkring sin stjerne hver 1,5 dag. Efterfølgende observationer bekræftede, at signalet var forårsaget af en transitplanet og afslørede, at det var, hvad astronomer kalder en "varm Jupiter" - en ideel slags planet for KELT-teleskoperne at få øje på.

Astronomerne håber at se nærmere på KELT-9b med andre teleskoper - inklusive Spitzer, Hubble Space Telescope (HST) og til sidst James Webb Space Telescope, efter det er opsendt i 2018. Observationer med HST ville gøre dem i stand til at se, om planeten virkelig har en komethale og give dem mulighed for at vurdere, hvor meget længere planeten vil overleve sin nuværende helvedes tilstand.