Saturn-størrelse exoplanet mister ikke masse hurtigt nok

Vi har opdaget mere end 5.000 planeter omkring andre stjernesystemer. Blandt de veritable kosmiske menageri af exoplaneter ser det ud til, at der er en reel mangel på planeter på størrelse med Neptun tæt på deres stjerne.

Et nyt papir er netop sendt til arXiv preprint-server diskuterer en planet på størrelse med Saturn tæt på sin værtsstjerne, som burde opleve massetab, men ikke er det. At studere denne verden giver en ny indsigt i exoplanetdannelse på tværs af universet.

Exoplaneter er virkelig fascinerende. Lige siden deres opdagelse har kapløbet været i gang for at opdage og katalogisere dem. Det giver os en fantastisk mulighed for at udforske et langt mere statistisk signifikant sæt af data for at forstå planetarisk systemdannelse i stedet for blot at studere deres eget system.

Fraværet af Neptun-masse exoplaneter tættere på værtsstjernerne i exoplanetariske systemer har været lidt af et mysterium. Deres mangel er blevet tilskrevet en af ​​to ting:fotofordampning, hvor masse går tabt gennem ionisering af gas ved stråling, som derefter spredes væk fra den ioniserende kilde; eller højexcentricitetsvandring, hvor planeterne migrerer gennem planetsystemet, som vi har set med nogle af de gigantiske planeter i vores solsystem.

For at skelne mellem disse to muligheder undersøgte et hold astronomer ledet af Morgan Saidel fra California Institute of Technology oprindelsen af ​​TOI-1259 A b, som er en Saturn-masse exoplanet. Den er i en 3,48 dages kredsløb omkring en stjerne af K-typen på afstand, hvilket placerer den på kanten af ​​den såkaldte Neptun-ørken. Et område omkring en stjerne, hvor der ikke er nogen planeter på størrelse med Neptun.

I tilfælde af TOI-1259 A b menes det, at dens lave tæthed betyder, at den er særligt sårbar over for fotofordampning. Transitmetoder blev brugt til at observere med Hale-teleskopet ved Palomar Observatory i 1083 nm heliumlinjen for at sondere de øvre niveauer af atmosfæren.

Den nær-infrarøde spektrograf på Keck II viste, at der faktisk var atmosfære, der undslap, men med en lavere hastighed end forventet. Hastigheden af ​​gastab gennem fotofordampning (10 ^10,325 g s ^-1 ) er for lav til at have ændret planetens masse væsentligt, selvom den var dannet på dens nuværende placering.

I stedet mener holdet, at tilstedeværelsen af ​​en hvid dværg-ledsager (TOI-1259 B) kan have fået planeten til at migrere indad efter dannelsen. En analyse af planetens orbitalparametre og det dobbelte stjernesystem afslører, at migration med høj excentricitet er en langt mere sandsynlig forklaring.

Planetariske migrationer af denne art kan efterlade et spor gennem ophobning af elementer i den planetariske atmosfære. Mængder af H₂ O, CO, CO₂ , SO₂ og CH₄ bør være på sporbare niveauer i atmosfæren af ​​TOI-1259 A b. Hvis de observeres gennem transmissionsspektroskopiske undersøgelser, vil de afsløre, hvor i den protoplanetariske skive planeten dannede sig. Yderligere undersøgelser vil være nødvendige for endelig at besvare dette spørgsmål.

Flere oplysninger: Morgan Saidel et al., Atmosfærisk massetab fra TOI-1259 A b, en gasgigantplanet med en hvid dværg-ledsager, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.08736

Journaloplysninger: arXiv

Leveret af Universe Today