Denne varme Jupiter er dømt til at styrte ind i sin stjerne om kun tre millioner år

I 2008 opdagede astronomer med SuperWASP-undersøgelsen WASP-12b, da den passerede foran sin stjerne. På det tidspunkt var det en del af en ny klasse af exoplaneter ("hot Jupiters") opdaget lidt mere end et årti før. Efterfølgende observationer afslørede dog, at WASP-12b var den første varme Jupiter, der blev observeret, der kredser så tæt på sin moderstjerne, at den er blevet deformeret. Mens flere plausible scenarier er blevet foreslået for at forklare disse observationer, er en bredt accepteret teori, at planeten bliver trukket fra hinanden, mens den langsomt falder ned i sin stjerne.

Baseret på den observerede hastighed af "tidevandsforfald" anslår astronomer, at WASP-12b vil falde ind i sin moderstjerne om omkring ti millioner år. I en nylig undersøgelse præsenterede astronomer med projektet Asiago Search for Transit Timing Variations of Exoplanets (TASTE) en analyse, der kombinerer nye spektraldata fra La Silla Observatory med 12 års upublicerede transitlyskurver og arkivdata. Deres resultater er i overensstemmelse med tidligere observationer, der tyder på, at WASP-12b hurtigt undergår tidevandsspredning og vil blive fortæret af sin stjerne.

Deres resultater blev offentliggjort i et papir med titlen "TASTE V. A new ground-based study of orbital decay in the ultra-hot Jupiter WASP-12b" accepteret af tidsskriftet Astronomy &Astrophysics . Den er tilgængelig på arXiv preprint server. Artiklen er den femte i en serie udgivet af TASTE-projektet, et samarbejde, der involverer astronomer og astrofysikere fra National Institute of Astrophysics (INAF), "Giuseppe Colombo" University Center for Space Studies and Activities (CISAS) og flere italienske universiteter og observatorier.

WASP-12b var en af ​​mange hotte Jupitere opdaget af Wide Angle Search for Planets (WASP), et internationalt konsortium finansieret og drevet af Warwick University og Keele University. Med hensyn til exoplanetopdagelser var WASP kun næst efter Kepler-missionen og stolede også på Transit-metoden. Dette består i at overvåge stjerner for periodiske fald i lysstyrke for at udlede tilstedeværelsen af ​​planeter og for at begrænse deres størrelse og omløbsperioder. Baseret på deres observationer af dens F-type (gul-hvid dværg), fastslog WASP-undersøgelsen, at det var en gaskæmpe 1.465 gange så massiv som Jupiter med en omløbsperiode på 1.1 dage.

Pietro Leonardi, en ph.d. Studerende i rumvidenskab og -teknologi ved Università di Trento var hovedforfatter på papiret. Som han fortalte Universe Today via e-mail, repræsenterede opdagelsen af ​​varme Jupiters (HJ) et stort gennembrud i exoplanetstudier:

"Den første opdagelse af en exoplanet omkring en stjerne af Solar-typen af ​​Mayor &Queloz (1995) revolutionerede fuldstændig, hvordan vi troede, at planeter skulle og kunne findes i kredsløb om en stjerne. Som mennesker har vi ofte en tendens til at forestille os nye koncepter tæt på dem, vi allerede forstår. Denne kognitive skævhed er lige så anvendelig for videnskabsmænd, som trods alt er almindelige individer.

"Indtil 1995 var det almindeligt antaget, at exoplaneters planeter, der kredsede om stjerner uden for vores solsystem, ville ligne dem i vores eget solsystem. Vi forventede at finde store, gasformige giganter som Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun, der boede på betydelige steder. afstande fra deres værtsstjerner, mens mindre klippeplaneter som Merkur, Venus, Jorden og Mars ville optage de indre områder."

Opdagelsen af ​​en massiv gasgigant, der kredsede meget tæt på sin stjerne, knuste disse forventninger og tvang astronomer til at revurdere deres teorier om planetdannelse og evolution. For eksempel havde videnskabsmænd længe antaget, at exoplanetsystemer sandsynligvis lignede solsystemet, og at deres planeter dannede tæt på, hvor de kredsede. I dette scenarie dannes klippeplaneter tættere på deres sole, mens gasgiganter dannes i de ydre områder ud over "Frostlinjen" - grænsen ud over hvilken flygtige grundstoffer (brint, kulstof, nitrogen og oxygen) begynder at fryse.

"Det fremhævede det faktum, at vores solsystem ikke er repræsentativt for det typiske planetsystem i universet; snarere ser det ud til at være en afviger," sagde Leonardi. WASP-12b adskilte sig dog fra andre HJ'er ved, at det var den eneste, der så ud til at opleve variationer i sin bane. Der blev foreslået flere scenarier for dette, inklusive muligheden for, at det oplevede tidevandsforfald (falder langsomt ned i sin stjerne). Som Leonardi forklarede:

"WASP-12b er en meget ekstrem planet. Den er faktisk en del af underkategorien kaldet ultrahot Jupiters. Planeten er meget tæt på sin værtsstjerne og kredser om den på kun 1,09 dage og har en overfladetemperatur på 2600 K. På grund af sin ekstreme nærhed til dens værtsstjerne mærker planeten en stærk tyngdekraft, der fjerner en del af dens atmosfære for tungmetaller, som skaber en skive omkring stjernen andre forklaringer, der blev undersøgt, var Rømer-effekten og apsidal præcession."

I det tidligere scenarie blev tidsvariationen tilskrevet, at stjernen var tættere på Jorden i retning af sigtelinjen. I sidstnævnte skyldtes det en gradvis rotation af planetens kredsløb. Til deres undersøgelse præsenterede Leonardi og hans kolleger en ny analyse baseret på 28 tidligere upublicerede transitlyskurver indsamlet af Asiago Observatory mellem 2010 og 2022. Dette blev kombineret med alle tilgængelige arkivdata og opdaterede højopløsningsspektre opnået af High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher-North (HARPS-N) instrument på ESO 3,6-meter teleskopet ved La Silla Observatory.

Disse observationer gjorde det muligt for holdet at bekræfte, at planetens kredsløb forfalder, og at dens stjerne vil forbruge den hurtigere end forventet - om 3 millioner år i stedet for 10. Disse resultater har effektivt afgjort debatten om denne planets ejendommelige kredsløb og giver muligheder for at følge efter. -up studier. Sagde Leonardi:

"Denne undersøgelse hjælper os med at komme tættere på at forstå det sjældne scenarie med orbital tidevandshenfald og giver os et perfekt laboratorium til at studere stjerne-planet-interaktionerne. Systemet mangler stadig at blive afdækket i forskellige aspekter, for eksempel mangler vi stadig at forstå hvordan denne hurtige tidevandsspredning er mulig Ifølge vores teorier burde den tidevandsspredning, vi observerer, ikke være mulig i en stjerne, der stadig er i hovedsekvensen. Vores præcise stjerneparametre udledt af HARPS@TNG-spektrene bekræfter imidlertid, at stjernen stadig er i. hovedsekvensen."

I de sidste 30 år har området for exoplanetundersøgelser oplevet en enorm og accelererende vækst. Med mere end 5.000 bekræftede exoplaneter tilgængelige til undersøgelse, er feltet nu ved at gå fra opdagelse til karakterisering. Jo mere vi lærer om verdener uden for vores solsystem, jo ​​mere kan vi udlede om naturen af ​​planeter i vores univers, og hvordan de dannes og udvikler sig med tiden. En dag kan dette føre til en ny forståelse af selve livets natur, og hvilke betingelser det kan opstå under.

Flere oplysninger: P. Leonardi et al., TASTE V. En ny jordbaseret undersøgelse af orbital henfald i den ultravarme Jupiter WASP-12b, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.12120

Leveret af Universe Today