Hubble finder en langt væk planet, der forsvinder med rekordhastighed

Den hastighed og afstand, hvormed planeter kredser om deres respektive flammende stjerner, kan bestemme hver planets skæbne – om planeten forbliver en langvarig del af sit solsystem eller fordamper hurtigere ind i universets mørke kirkegård.

I deres søgen efter at lære mere om fjerne planeter ud over vores eget solsystem, astronomer opdagede, at en mellemstor planet på størrelse med Neptun, GJ 3470b, fordamper med en hastighed 100 gange hurtigere end en tidligere opdaget planet af lignende størrelse, GJ 436b.

Fundene, offentliggjort i dag i tidsskriftet Astronomi og astrofysik , fremme astronomernes viden om, hvordan planeter udvikler sig.

"Dette er den rygende pistol, som planeter kan miste en betydelig brøkdel af hele deres masse. GJ 3470b mister mere af sin masse end nogen anden planet, vi har set hidtil; om kun et par milliarder år fra nu, halvdelen af ​​planeten er måske væk, " sagde David Sing, Bloomberg Distinguished Professor ved Johns Hopkins og en forfatter om undersøgelsen.

Undersøgelsen er en del af Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET) program, ledet af Sing, som har til formål at måle atmosfæren på 20 exoplaneter i ultraviolet, optisk og infrarødt lys, når de kredser om deres stjerner. PanCET er det største exoplanetobservationsprogram, der skal køres med NASAs Hubble-rumteleskop.

Et særligt spørgsmål af interesse for astronomer er, hvordan planeter mister deres masse gennem fordampning. Planeter som "super" Jorder og "varme" Jupiters kredser tættere på deres stjerner og er derfor varmere, får det yderste lag af deres atmosfærer til at blive blæst væk ved fordampning.

Mens disse større Jupiter-størrelse og mindre jord-størrelse exoplaneter er rigelige, mellemstore Neptun-store exoplaneter (omtrent fire gange større end Jorden) er sjældne. Forskere antager, at disse Neptuner bliver frataget deres atmosfærer og i sidste ende bliver til mindre planeter. Det er svært, imidlertid, aktivt at se dem gøre det, fordi de kun kan studeres i UV-lys, hvilket begrænser forskere til at undersøge nærliggende stjerner, der ikke er mere end 150 lysår væk fra jorden, ikke tilsløret af interstellart materiale. GJ 3470b er 96 lysår væk og kredser om en rød dværgstjerne i den generelle retning af stjernebilledet Krebsen.

I dette studie, Hubble fandt ud af, at exoplaneten GJ 3470b havde mistet betydeligt mere masse og havde en mærkbart mindre exosfære end den første undersøgte exoplanet på Neptun-størrelse. GJ 436b, på grund af dens lavere tæthed og modtagelse af en stærkere strålingseksplosion fra dens værtsstjerne.

GJ 3470bs lavere densitet gør den ude af stand til at tyngdemæssigt hænge på den opvarmede atmosfære, og mens stjernen, der var vært for GJ 436b, var mellem 4 milliarder og 8 milliarder år gammel, stjernen, der er vært for GJ 3470b, er kun 2 milliarder år gammel; en yngre stjerne er mere aktiv og kraftfuld, og, derfor, har mere stråling til at opvarme planetens atmosfære.

Sings team anslår, at GJ 3470b allerede kan have mistet op til 35 procent af sin samlede masse og, om et par milliarder år, al dens gas kan fjernes, efterlader kun en stenet kerne.

"Vi begynder bedre at forstå, hvordan planeter er formet, og hvilke egenskaber der påvirker deres samlede makeup, " sagde Sing. "Vores mål med denne undersøgelse og det overordnede PanCET-program er at tage et bredt kig på disse planeters atmosfærer for at bestemme, hvordan hver planet påvirkes af sit eget miljø. Ved at sammenligne forskellige planeter, vi kan begynde at sammensætte det større billede af, hvordan de udvikler sig."

Ser frem til, Sing og holdet håber på at studere flere exoplaneter ved at søge efter helium i infrarødt lys, hvilket vil tillade et større søgeområde end at søge efter brint i UV-lys.

I øjeblikket, planeter, som hovedsageligt er lavet af brint og helium, kan kun studeres ved at spore brint i UV-lys. Brug af Hubble, det kommende NASA James Webb-rumteleskop (som vil have en større følsomhed over for helium), og et nyt instrument kaldet Carmenes, som Sing for nylig fandt, kan præcist spore heliumatomernes bane, astronomer vil være i stand til at udvide deres jagt på fjerne planeter.