De klareste stjerner på nattehimlen kan fjerne planeter på størrelse med Neptun til deres klippekerner

I løbet af de sidste 25 år har astronomer fundet tusindvis af exoplaneter omkring stjerner i vores galakse, men mere end 99 % af dem kredser om mindre stjerner – fra røde dværge til stjerner, der er lidt mere massive end vores sol, som betragtes som en stjerne af gennemsnitlig størrelse.

Få er blevet opdaget omkring endnu mere massive stjerner, såsom stjerner af A-typen - klare blå stjerner dobbelt så store som solen - og de fleste af de exoplaneter, der er blevet observeret, er på størrelse med Jupiter eller større. Nogle af de klareste stjerner på nattehimlen, såsom Sirius og Vega, er stjerner af A-typen.

University of California, Berkeley, rapporterer astronomer nu om en ny planet på størrelse med Neptun - kaldet HD 56414 b - omkring en af ​​disse varmt-brændende, men kortlivede stjerner af A-typen og giver et hint om, hvorfor så få gasgiganter bliver mindre end Jupiter er blevet set omkring den lyseste 1 % af stjernerne i vores galakse.

Nuværende exoplanetdetektionsmetoder finder lettest planeter med korte, hurtige omløbsperioder omkring deres stjerner, men denne nyfundne planet har en længere omløbsperiode end de fleste opdaget til dato. Forskerne foreslår, at en planet på størrelse med Neptun, der er lettere at finde, og som sidder tættere på en lysstærk stjerne af A-typen, hurtigt ville blive fjernet fra sin gas af den hårde stjernestråling og reduceret til en uopdagelig kerne.

Selvom denne teori er blevet foreslået for at forklare såkaldte varme Neptun-ørkener omkring rødere stjerner, var det ukendt, om denne udvidede sig til varmere stjerner - stjerner af A-typen er omkring 1,5 til 2 gange varmere end solen - på grund af mangel på planeter kendt omkring nogle af galaksens klareste stjerner.

"Det er en af ​​de mindste planeter, vi kender til omkring disse virkelig massive stjerner," sagde UC Berkeley-studerende Steven Giacalone. "Faktisk er dette den varmeste stjerne, vi kender til med en planet mindre end Jupiter. Denne planet er først og fremmest interessant, fordi disse typer planeter er virkelig svære at finde, og vi kommer nok ikke til at finde mange som dem i overskuelig fremtid."

Varm Neptun-ørken

Opdagelsen af, hvad forskerne kalder en "varm Neptun" lige uden for den zone, hvor planeten ville være blevet frataget sin gas, antyder, at lyse stjerner af A-typen kan have adskillige usete kerner i den varme Neptun-zone, som venter på at blive opdaget gennem mere følsomme teknikker.

"Vi kan forvente at se en ophobning af resterende neptunske kerner i korte omløbsperioder" omkring sådanne stjerner, konkluderede forskerne i deres papir.

Opdagelsen bidrager også til vores forståelse af, hvordan planetariske atmosfærer udvikler sig, sagde Courtney Dressing, UC Berkeley assisterende professor i astronomi.

"Der er et stort spørgsmål om, hvordan planeter bevarer deres atmosfærer over tid," sagde Dressing. "Når vi ser på mindre planeter, ser vi så på atmosfæren, som den blev dannet med, da den oprindeligt blev dannet fra en tilvækstskive? Ser vi på en atmosfære, der blev udgasset fra planeten over tid? Hvis vi er i stand til at at se på planeter, der modtager forskellige mængder lys fra deres stjerne, især forskellige bølgelængder af lys, hvilket er hvad A-stjernerne tillader os at gøre – det giver os mulighed for at ændre forholdet mellem røntgenstråler og ultraviolet lys – så kan vi prøve at se, hvordan præcis en planet holder sin atmosfære over tid."

Giacalone og Dressing rapporterede deres opdagelse i et papir, der er accepteret af The Astrophysical Journal Letters og lagt online.

Ifølge Dressing er det veletableret, at stærkt bestrålede planeter på størrelse med Neptun, der kredser mindre massive, sollignende stjerner er sjældnere end forventet. Men om dette gælder for planeter, der kredser om stjerner af A-typen, vides ikke, fordi disse planeter er udfordrende at opdage.

Og en stjerne af A-typen er et andet dyr end mindre F-, G-, K- og M-dværge. Nærliggende planeter, der kredser om sollignende stjerner, modtager store mængder af både røntgenstråling og ultraviolet stråling, men tætte planeter, der kredser om stjerner af A-typen, oplever meget mere nær-ultraviolet stråling end røntgenstråling eller ekstrem ultraviolet stråling.

"At afgøre, om den varme Neptun-ørken også strækker sig til stjerner af A-typen, giver indsigt i vigtigheden af ​​næsten-ultraviolet stråling til at styre atmosfærisk flugt," sagde hun. "Dette resultat er vigtigt for at forstå fysikken bag atmosfærisk massetab og for at undersøge dannelsen og udviklingen af ​​små planeter."

Planeten HD 56414 b blev opdaget af NASA's TESS-mission, da den passerede sin stjerne, HD 56414. Dressing, Giacalone og deres kolleger bekræftede, at HD 56414 var en stjerne af A-typen ved at opnå spektre med det 1,5 meter lange teleskop, der blev betjent af Small og Moderat Aperture Research Telescope System (SMARTS) konsortium ved Cerro Tololo i Chile.

Planeten har en radius på 3,7 gange Jorden og kredser om stjernen hver 29. dag i en afstand svarende til omkring en fjerdedel af afstanden mellem Jorden og solen. Systemet er omkring 420 millioner år gammelt, meget yngre end vores sols 4,5 milliarder år.

Forskerne modellerede den effekt, som stråling fra stjernen ville have på planeten, og konkluderede, at selvom stjernen langsomt er ved at forsvinde ved sin atmosfære, ville den sandsynligvis overleve i en milliard år - ud over det punkt, hvor stjernen forventes at brænde ud og kollapse, hvilket producerer en supernova.

Giacalone sagde, at planeter på størrelse med Jupiter er mindre modtagelige for fotofordampning, fordi deres kerner er massive nok til at holde på deres brintgas.

"Der er denne balance mellem planetens centrale masse og hvor hævet atmosfæren er," sagde han. "For planeter på størrelse med Jupiter eller større, er planeten massiv nok til gravitationsmæssigt at holde på sin hævede atmosfære. Når du bevæger dig ned til planeter på størrelse med Neptun, er atmosfæren stadig hævet, men planeten er ikke så massiv, så de kan lettere miste deres atmosfære."

Giacalone og Dressing fortsætter med at søge efter flere Neptun-størrelse exoplaneter omkring stjerner af A-typen, i håb om at finde andre i eller nær den varme Neptun-ørken, for at forstå, hvor disse planeter dannes i tilvækstskiven under stjernedannelsen, om de bevæger sig indad eller udad over tid, og hvordan deres atmosfærer udvikler sig. + Udforsk yderligere

Når stjerner spiser deres planeter, kan blodbadet ses milliarder af år senere