Udstrålende exoplanet opdaget i perfekt tidevandsstorm

Dr. Kane fortæller til Universe Today, "Det mest fantastiske resultat af vores arbejde var, at systemets dynamik får den 2,2-dages periode til at opleve enorme tidevandseffekter, svarende til dem, Io oplevede. I dette tilfælde oplever TOI-6713.01 dog 10 millioner gange mere tidevandsenergi end Io, hvilket resulterer i en overfladetemperatur på 2.600K [2.300 grader Celsius (4.200 grader Fahrenheit)]. Dette betyder, at planeten bogstaveligt talt lyser ved optiske bølgelængder."

Jupiters måne, Io, er det mest vulkansk aktive planetariske legeme i solsystemet, som er produceret af tidevandsopvarmning forårsaget af Jupiters massive tyngdekraft i hele Ios let excentriske (aflange) kredsløb, der varer 1,77 dage. Dette betyder, at Io kommer tættere på Jupiter under visse punkter og længere væk fra Jupiter på andre punkter, hvilket får Io til at komprimere og udvide sig.

I løbet af millioner af år har denne konstante friktion i Ios indre ført til opvarmning af dens kerne, hvilket har resulteret i de hundredvis af vulkaner, der også omfatter Ios overflade og ingen synlige nedslagskratere. Som Dr. Kane nævner, oplever denne nye exoplanetkandidat 10 millioner gange mere tidevandsenergi end Io, hvilket kan rejse yderligere spørgsmål vedrørende dens egen vulkanske aktivitet eller andre geologiske processer. Derfor, hvad er betydningen af ​​"tidevandsstorm"-aspekterne af TOI-6713.01?

Dr. Kane fortæller til Universe Today, "Grunden til, at TOI-6713.01 oplever så stærke tidevandskræfter, er på grund af excentriciteten af ​​de to ydre gigantiske planeter, der også tvinger TOI-6713.01 ind i en excentrisk bane. Jeg henviste således til planeten som værende fanget. i en perfekt tidevandsstorm."

HD 104067-systemet med dets to ydre gigantiske exoplaneter, der tvinger den inderste TOI-6713.01 ind i en "perfekt tidevandsstorm" minder lidt om Jupiters første tre galilæiske måner, Io, Europa og Ganymedes, hvad angår deres tyngdekraftsvirkninger på hinanden gennem deres kredsløb. .

Der er dog nogle forskelle, da Jupiters massive tyngdekraft er den primære kraft, der driver Ios vulkanske aktivitet, og alle tre måner er i det, der er kendt som orbital resonans, hvilket betyder, at banerne er i forhold til hinanden. For hver fire kredsløb af Io er der f.eks. to kredsløb af Europa og en bane af Ganymedes, hvilket gør deres kredsløbsresonans 4:2:1, hvilket resulterer i, at hver måne forårsager regelmæssige gravitationspåvirkninger på hinanden.

Derfor, med tidevandsstorm-aspektet på TOI-6713.01 forårsaget af de to ydre giganters excentriciteter, hvordan sammenligner dette sig med forholdet mellem Io, Europa og Ganymedes?

Dr. Kane fortæller til Universe Today, "Laplace-resonansen af ​​de galilæiske måner skaber en særlig kraftfuld konfiguration, hvorved regelmæssige justeringer af de indre tre måner regelmæssigt tvinger Io ind i en excentrisk bane. HD 104067-systemet er ikke i resonans, men er stadig i stand til at producere en kraftkonfiguration i kraft af, at b- og c-planeterne er så massive, og de er derfor mere en "brute force"-effekt ved at tvinge den indre transitplanet ind i en excentrisk bane."

Som nævnt blev TOI-6713.01 opdaget ved hjælp af metoden med radial hastighed, også kendt som Doppler-spektroskopi, hvilket betyder, at astronomer målte de minimale ændringer i bevægelsen af ​​moderstjernen, da den trækkes lidt af planeten under sidstnævntes kredsløb.

Disse små ændringer får moderstjernen til at slingre, når de to kroppe trækker i hinanden, og astronomer bruger en spektrograf til at registrere ændringer i disse slingre, når stjernen bevæger sig "tættere" og "længere væk" fra os for at finde exoplaneter.

Denne metode har vist sig at være meget effektiv til at finde exoplaneter, da den tegner sig for næsten 20 % af de samlede bekræftede exoplaneter til dato, og den første exoplanet, der kredser om en stjerne som vores egen, blev opdaget ved hjælp af denne metode. Men på trods af effektiviteten af ​​radial hastighed, bemærker undersøgelsen, hvordan TOI-6713.01 "endnu ikke er blevet bekræftet," så hvilke yderligere observationer er nødvendige for at bekræfte dets eksistens?

Dr. Kanes siger til Universe Today:"Fordi planeten er så lille, er det svært at detektere den ud fra de radiale hastighedsdata. Men transitterne ser rene ud, og vi har udelukket stjerneforurening. Yderligere transit vil hjælpe, men vi er ret sikker på planetens eksistens på dette tidspunkt."

Denne undersøgelse kommer, da det samlede antal exoplanetsystemer er næsten 4.200, hvor antallet af bekræftede exoplaneter overstiger 5.600 og mere end 10.100 exoplanetkandidater venter på forhåbentlig at blive bekræftet. Disse systemarkitekturer har vist sig at variere meget fra vores eget solsystem, som består af de terrestriske (klippeagtige) planeter tættere på solen og gasgiganterne, der kredser meget længere ude.

Eksempler inkluderer varme Jupitere, der kredser faretruende tæt på deres moderstjerne, nogle på kun få dage, og andre systemer med syv exoplaneter på størrelse med Jorden, hvoraf nogle kredser inden for den beboelige zone. Derfor, hvad kan denne unikke solsystemarkitektur lære os om exoplanetære systemer generelt, og hvilke andre exoplanetariske systemer afspejler det?

Dr. Kane siger til Universe Today, "Dette system er et godt eksempel på ekstreme miljøer, som planeter kan befinde sig i. Der har været flere tilfælde af jordiske planeter, der er tæt på deres stjerne og opvarmet af energien fra stjernen, men meget få tilfælde, hvor tidevandsenergien smelter planeten indefra."

Den potentielle opdagelse af en exoplanet, der kredser i en "perfekt tidevandsstorm" demonstrerer yderligere det utal af egenskaber, som exoplaneter og exoplanetariske systemer udviser, mens de står i kontrast til både vores eget solsystem og hvad astronomer har lært om dem indtil nu. Hvis det bekræftes, vil TOI-6713.01 fortsætte med at forme vores forståelse af dannelsen og udviklingen af ​​exoplaneter og exoplanetariske systemer i ikke kun vores Mælkevejsgalakse, men også i hele kosmos.

"Universet er et fantastisk sted!" Dr. Kane fortæller Universe Today. "Det sjove ved dette særlige projekt er, at det hele startede med 'Hmm ... det kunne være interessant' og derefter blev til noget langt mere fascinerende, end jeg kunne have forestillet mig! Det viser sig bare, gå aldrig glip af chancen for at følge din nysgerrighed."

Flere oplysninger: Stephen R. Kane et al., A Perfect Tidal Storm:HD 104067 Planetary Architecture Creating an Incandescent World, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.17062

Journaloplysninger: Astronomisk tidsskrift , arXiv

Leveret af Universe Today