Exoplanet WASP-69b har en kometlignende hale, der hjælper forskere med at lære mere om, hvordan planeter udvikler sig
Beliggende 163 lysår fra Jorden, tilbyder en Jupiter-størrelse exoplanet ved navn WASP-69b astrofysikere et vindue ind i de dynamiske processer, der former planeter på tværs af galaksen. Stjernen, den kredser om, bager og fjerner planetens atmosfære, og den undslupne atmosfære bliver skulptureret af stjernen til en enorm, kometlignende hale, der er mindst 350.000 miles lang.
Jeg er astrofysiker. Mit forskerhold publicerede en artikel i Astrophysical Journal beskriver, hvordan og hvorfor WASP-69bs hale blev dannet, og hvad dens dannelse kan belyse om de andre typer planeter, astronomer har en tendens til at opdage uden for vores solsystem.
Et univers fyldt med exoplaneter
Når du kigger op på nattehimlen, er de stjerner, du ser, sole, med fjerne verdener, kendt som exoplaneter, der kredser om dem. I løbet af de sidste 30 år har astronomer opdaget over 5.600 exoplaneter i vores Mælkevejsgalakse.
Det er ikke let at opdage en planet lysår væk. Planeter blegne i sammenligning, både i størrelse og lysstyrke, med de stjerner, de kredser om. Men på trods af disse begrænsninger har exoplanetforskere afsløret en forbløffende variation - alt fra små klippeverdener, der knap er større end vores egen måne, til gasgiganter så kolossale, at de er blevet døbt "super-Jupiters."
De mest almindelige exoplaneter, astronomer opdager, er imidlertid større end Jorden, mindre end Neptun og kredser tættere om deres stjerner, end Merkur kredser om vores Sol.
Disse ultra-almindelige planeter har en tendens til at falde ind i en af to adskilte grupper:superjord og sub-Neptun. Superjord har en radius, der er op til 50 % større end Jordens radius, mens sub-Neptun typisk har en radius, der er to til fire gange større end Jordens radius.
Mellem disse to radiusområder er der et hul, kendt som "Radiusgabet", hvori forskere sjældent finder planeter. Og planeter på størrelse med Neptun, der fuldfører kredsløb om deres stjerner på mindre end fire dage, er yderst sjældne. Forskere kalder det hul for "Hot Neptun-ørkenen."
Nogle underliggende astrofysiske processer må forhindre disse planeter i at dannes – eller overleve.
Planetdannelse
Når en stjerne dannes, dannes en stor skive af støv og gas omkring den. På den disk kan planeter dannes. Efterhånden som unge planeter får masse, kan de akkumulere betydelige gasatmosfærer. Men efterhånden som stjernen modnes, begynder den at udsende store mængder energi i form af ultraviolet og røntgenstråling. Denne stjernestråling kan bage atmosfæren væk, som planeterne har akkumuleret i en proces kaldet fotofordampning.
Nogle planeter modstår dog denne proces. Mere massive planeter har stærkere tyngdekraft, hvilket hjælper dem med at holde på deres oprindelige atmosfærer. Derudover bliver planeter, der er længere væk fra deres stjerne, ikke ramt af så meget stråling, så deres atmosfære eroderes mindre.
Så måske er en betydelig del af superjorderne faktisk de stenede kerner af planeter, hvor deres atmosfærer blev fjernet fuldstændigt, mens sub-Neptunerne var massive nok til at bevare deres hævede atmosfærer.
Hvad angår den varme Neptun-ørken, er de fleste planeter på størrelse med Neptun simpelthen ikke massive nok til fuldstændigt at modstå deres stjernes stripningskraft, hvis den kredser for tæt. Med andre ord vil en sub-Neptun, der kredser om sin stjerne på fire dage eller færre, hurtigt miste hele sin atmosfære. Når det observeres, er atmosfæren allerede gået tabt, og det, der er tilbage, er en bar stenet kerne - en superjord.
For at sætte denne teori på prøve, har forskerhold som mit indsamlet observationsbevis.
WASP-69b:Et unikt laboratorium
Gå ind i WASP-69b, et unikt laboratorium til at studere fotofordampning. Navnet "WASP-69b" kommer fra den måde, det blev opdaget på. Det var den 69. stjerne med en planet, b, fundet i Wide Angle Search for Planets-undersøgelsen.
På trods af at den er 10 % større end Jupiter i radius, er WASP-69b faktisk tættere på massen af meget lettere Saturn – den er ikke særlig tæt, og den har kun omkring 30 % af Jupiters masse. Faktisk har denne planet omtrent samme tæthed som et stykke kork.
Denne lave tæthed skyldes dens ultratætte 3,8-dages kredsløb omkring sin stjerne. Da planeten er så tæt på, modtager den en enorm mængde energi, som får den til at varme op. Når gassen opvarmes, udvider den sig. Når gassen udvider sig nok, begynder den at undslippe planetens tyngdekraft for altid.
Da vi observerede denne planet, opdagede mine kolleger og jeg heliumgas, der undslap WASP-69b hurtigt - omkring 200.000 tons i sekundet. Dette oversættes til Jordens masse, der går tabt hver milliard år.
I løbet af stjernens levetid vil denne planet ende med at miste en samlet atmosfærisk masse svarende til næsten 15 gange Jordens masse. Det lyder af meget, men WASP-69b er cirka 90 gange Jordens masse, så selv ved denne ekstreme hastighed vil den kun miste en lille brøkdel af den samlede mængde gas, den består af.
Den kometlignende hale af WASP-69b
Måske mest slående er opdagelsen af WASP-69bs forlængede heliumhale, som mit team opdagede bagefter planeten i mindst 350.000 miles (ca. 563.000 kilometer). Stærke stjernevinde, som er en konstant strøm af ladede partikler, der udsendes fra stjerner, former haler som denne. Disse partikelvinde ramler ind i den undslippende atmosfære og former den til en kometlignende hale bag planeten.
Vores undersøgelse er faktisk den første, der tyder på, at WASP-69bs hale var så omfattende. Tidligere observationer af dette system antydede, at planeten kun havde en beskeden hale eller slet ingen hale.
Denne forskel kommer sandsynligvis ned til to hovedfaktorer. For det første brugte hver forskergruppe forskellige instrumenter til at foretage deres observationer, hvilket kunne resultere i varierende detektionsniveauer. Eller der kan være faktiske variationer i systemet.
En stjerne som vores sol har en magnetisk aktivitetscyklus, kaldet "solcyklussen". Solen holder i 11 år. I år med høj aktivitet har solen flere udbrud, solpletter og ændringer i solvinden.
For at komplicere tingene endnu mere er hver cyklus unik - ikke to solcyklusser er ens. Solforskere forsøger stadig bedre at forstå og forudsige vores sols aktivitet. Andre stjerner har deres egne magnetiske cyklusser, men forskerne har bare ikke nok data til at forstå dem endnu.
Så den observerede variabilitet for WASP-69b kan komme fra det faktum, at hver gang den bliver observeret, opfører værtsstjernen sig anderledes. Astronomer bliver nødt til at fortsætte med at observere denne planet mere i fremtiden for at få en bedre idé om præcis, hvad der foregår.
Vores direkte blik på WASP-69bs massetab fortæller exoplanetforskere som mig mere om, hvordan planetarisk evolution fungerer. Det giver os realtidsbeviser for atmosfærisk flugt og understøtter teorien om, at varme Neptunes og Radius Gap-planeter er svære at finde, fordi de bare ikke er massive nok til at bevare deres atmosfærer. Og når de først mister dem, er der kun tilbage at observere en stenet superjordisk kerne.
WASP-69b-undersøgelsen fremhæver den delikate balance mellem en planets sammensætning og dens stjernemiljø, der former det mangfoldige planetariske landskab, vi observerer i dag. Efterhånden som astronomer fortsætter med at undersøge disse fjerne verdener, bringer hver opdagelse os tættere på at forstå det komplekse gobelin i vores univers.
Journaloplysninger: Astrofysisk tidsskrift
Leveret af The Conversation
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel. 
Varme artikler
-
Astronomer hjælper med at finde undvigende atomer på tværs af universetGas målt ved ACT+Planck (orange-rød) overlejret over to galakser observeret af Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Et filament af det kosmiske væv forbinder dem. Kredit:WISE datakredit (CC-BY- -
Laserdrevet rover til at udforske månernes mørke skyggerRAT rover om natten. Kredit:Fernando Gandía/GMV Et laserlys skinnede gennem mørket kunne drive robotudforskning af de mest fristende steder i vores solsystem:de permanent skyggede kratere omkring -
Solvindens sande kraftEkstremt hurtige partikler fra solen ramte Merkur. Kredit:NASA, montage:TU Wien Planeter og måner i vores solsystem bliver kontinuerligt bombarderet af partikler, der slynges væk fra solen. På Jor -
Webb afslutter test og forbereder sig på tur til Europas rumhavnWebb afslutter testen. Kredit:European Space Agency NASA/ESA/CSA James Webb-rumteleskopet har med succes gennemført sine sidste test og er ved at blive klargjort til afsendelse til dets opsendelse
- Sådan laver du et solsystem model til børn i sko Box
- Forskere viser effektiviteten af en ny ikke -invasiv blodglukosetest
- Facebook under lup over datadeling efter NYT-rapport
- NASAs Psyche fyrer op for sine sci-fi-værdige thrustere
- Ny dyb-læringstilgang forudsiger proteinstruktur fra aminosyresekvens
- Panik som dens 1999:Hvorfor tackler vi ikke klimaændringer, som vi gjorde Y2K?