TESS leverer ny indsigt i en ultrahot verden

Målinger fra NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) har gjort det muligt for astronomer i høj grad at forbedre deres forståelse af det bizarre miljø i KELT-9 b, en af ​​de varmeste planeter kendt.

"Mærkelighedsfaktoren er høj med KELT-9 b, sagde John Ahlers, en astronom ved Universities Space Research Association i Columbia, Maryland, og NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det er en kæmpe planet i et meget tæt på, næsten polær bane omkring en hurtigt roterende stjerne, og disse funktioner komplicerer vores evne til at forstå stjernen og dens virkninger på planeten."

De nye resultater vises i et papir ledet af Ahlers offentliggjort den 5. juni i Det astronomiske tidsskrift .

Beliggende omkring 670 lysår væk i stjernebilledet Cygnus, KELT-9 b blev opdaget i 2017, fordi planeten passerede foran sin stjerne i en del af hver bane, en begivenhed kaldet en transit. Gennemgange dæmper regelmæssigt stjernens lys med en lille, men detekterbar mængde. Transiterne af KELT-9 b blev først observeret af KELT transitundersøgelsen, et projekt, der indsamlede observationer fra to robotteleskoper placeret i Arizona og Sydafrika.

Mellem 18. juli og 11. sept. 2019, som en del af missionens årelange kampagne for at observere den nordlige himmel, TESS observerede 27 transit af KELT-9 b, målinger hvert andet minut. Disse observationer gjorde det muligt for holdet at modellere systemets usædvanlige stjerne og dens indvirkning på planeten.

KELT-9 b er en gasgigant verden omkring 1,8 gange større end Jupiter, med 2,9 gange dens masse. Tidevandskræfter har låst dens rotation, så den samme side altid vender mod dens stjerne. Planeten svinger rundt om sin stjerne på kun 36 timer i en bane, der fører den næsten direkte over begge stjernens poler.

KELT-9 b modtager 44, 000 gange mere energi fra sin stjerne, end Jorden gør fra Solen. Dette gør planetens dagtemperatur omkring 7, 800 grader Fahrenheit (4, 300 C), varmere end overfladen af ​​nogle stjerner. Denne intense opvarmning får også planetens atmosfære til at strømme ud i rummet.

Dens værtsstjerne er en særhed, også. Den er omkring dobbelt så stor som Solen og i gennemsnit omkring 56 procent varmere. Men den snurrer 38 gange hurtigere end Solen, fuldføre en fuld rotation på kun 16 timer. Dens hurtige spin forvrænger stjernens form, flad den ud ved polerne og udvider dens midterste del. Dette får stjernens poler til at varme op og lysere, mens dens ækvatoriale område afkøles og dæmpes - et fænomen kaldet gravitation darkening. Resultatet er en temperaturforskel over stjernens overflade på næsten 1, 500 F (800 C).

Med hver bane, KELT-9 b oplever to gange hele spektret af stjernetemperaturer, producerer, hvad der svarer til en ejendommelig sæsonbestemt sekvens. Planeten oplever "sommer", når den svinger over hver varm pol og "vinter", når den passerer over stjernens køligere midtersektion. Så KELT-9 b oplever to somre og to vintre hvert år, med hver sæson omkring ni timer.

"Det er virkelig spændende at tænke på, hvordan stjernens temperaturgradient påvirker planeten, " sagde Goddards Knicole Colón, medforfatter til papiret. "De varierende niveauer af energi modtaget fra dens stjerne producerer sandsynligvis en ekstremt dynamisk atmosfære."

KELT-9 b's polære bane omkring dens fladtrykte stjerne producerer tydeligt skæve transitter. Planeten begynder sin transit nær stjernens lyse poler og blokerer derefter mindre og mindre lys, når den bevæger sig over stjernens svagere ækvator. Denne asymmetri giver fingerpeg om temperatur- og lysstyrkeændringer på tværs af stjernens overflade, og de tillod holdet at rekonstruere stjernens urunde form, hvordan den er orienteret i rummet, dens område af overfladetemperaturer, og andre faktorer, der påvirker planeten.

"Af de planetsystemer, som vi har studeret via tyngdekraftsmørkning, virkningerne på KELT-9 b er langt de mest spektakulære, " sagde Jason Barnes, en professor i fysik ved University of Idaho og en medforfatter af papiret. "Dette arbejde går langt hen imod at forene tyngdekraftens mørkere med andre teknikker, der måler planetarisk justering, som vi i sidste ende håber vil pirre hemmeligheder om planeternes dannelse og evolutionære historie omkring højmassestjerner."