Nyopdagede tvillingeplaneter kunne løse mysteriet med en puffy planet

Siden astronomer første gang målte størrelsen af ​​en ekstrasolar planet for sytten år siden, de har kæmpet for at besvare spørgsmålet:hvordan blev de største planeter til at være så store? Takket være den nylige opdagelse af tvillingeplaneter af et team fra University of Hawaii Institute for Astronomy ledet af kandidatstuderende Samuel Grunblatt, vi nærmer os et svar.

Gasgigantplaneter er primært lavet af brint og helium, og er mindst 4 gange Jordens diameter. Gasgigantplaneter, der kredser svidende tæt på deres værtsstjerner, er kendt som "hot Jupiters". Disse planeter har masser svarende til Jupiter og Saturn, men har en tendens til at være meget større - nogle er pustet op til størrelser endnu større end de mindste stjerner.

De usædvanligt store størrelser af disse planeter er sandsynligvis relateret til varme, der strømmer ind og ud af deres atmosfærer, og flere teorier er blevet udviklet til at forklare denne proces. "Imidlertid, da vi ikke har millioner af år til at se, hvordan et bestemt planetsystem udvikler sig, planetinflationsteorier har været svære at bevise eller modbevise, sagde Grunblatt.

For at løse dette problem, Grunblatt søgte gennem data indsamlet af NASAs K2 Mission for at jage efter varme Jupiters, der kredsede om røde kæmpestjerner. Disse stjerner, som er i de sene stadier af deres liv, blive sig selv væsentligt større i løbet af deres ledsagerplanets levetid. Efter en teori fremsat af Eric Lopez fra NASAs Goddard Space Flight Center, varme Jupiters, der kredser om røde kæmpestjerner, bør være meget oppustede, hvis direkte energiinput fra værtsstjernen er den dominerende proces, der puster planeter op.

Eftersøgningen har nu afsløret to planeter, hver kredser om deres værtsstjerne med en periode på cirka 9 dage. Brug af stjerneoscillationer til præcist at beregne radierne af både stjerner og planeter, holdet fandt ud af, at planeterne er 30 % større end Jupiter. Observationer ved hjælp af W. M. Keck Observatory på Maunakea viste også, at trods deres store størrelser, planeterne var kun halvt så massive som Jupiter. Bemærkelsesværdigt, de to planeter er tæt på tvillinger med hensyn til deres omløbsperioder, radier, og masser.

Brug af modeller til at spore udviklingen af ​​planeterne og deres stjerner over tid, holdet beregnede planeternes effektivitet til at absorbere varme fra stjernen og overføre den til deres dybe indre, får hele planeten til at udvide sig i størrelse og falde i tæthed. Deres resultater viser, at disse planeter sandsynligvis havde brug for den øgede stråling fra den røde kæmpestjerne for at pustes op, men mængden af ​​absorberet stråling var også lavere end forventet.

Det er risikabelt at forsøge at nå stærke konklusioner med kun to eksempler. Men disse resultater begynder at udelukke nogle forklaringer på planetinflation, og er i overensstemmelse med et scenarie, hvor planeter er direkte oppustet af varmen fra deres værtsstjerner. Det voksende videnskabelige bevis tyder på, at stjernestråling alene direkte kan ændre størrelsen og tætheden af ​​en planet.

Vores egen sol vil i sidste ende blive en rød kæmpestjerne, så det er vigtigt at kvantificere den effekt dens udvikling vil have på resten af ​​solsystemet. "At studere, hvordan stjernernes udvikling påvirker planeter, er en ny grænse, både i andre solsystemer såvel som vores egne, "sagde Grunblatt." Med en bedre idé om, hvordan planeter reagerer på disse ændringer, vi kan begynde at bestemme, hvordan Solens udvikling vil påvirke atmosfæren, oceaner, og livet her på jorden."

Søgningen efter gasgigantplaneter omkring røde kæmpestjerner fortsætter, da yderligere systemer endegyldigt kunne skelne mellem planetinflationsscenarier. Grunblatt og hans team er blevet tildelt tid med NASA Spitzer Space Telescope til at måle størrelsen af ​​disse tvillingeplaneter mere nøjagtigt. Ud over, søgningen efter planeter omkring røde kæmper med NASA K2 Mission vil fortsætte i mindst endnu et år, og NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), lanceret i 2018, vil observere hundredtusindvis af røde kæmper over hele himlen.

"Seing double with K2:Testing re-inflation with to bemærkelsesværdigt ens planeter, der kredser om røde kæmpestjerner" er blevet offentliggjort i den 27. november udgave af The Astronomisk Tidsskrift .