_ Astronomii observă pe ea o planetă „foarte excentrică”. cale de a deveni un Jupiter fierbinte

Jupiterul fierbinte este unele dintre cele mai extreme planete din galaxie. Aceste lumi arzătoare sunt la fel de masive ca Jupiter și se leagăn sălbatic aproape de stea lor, învârtindu-se în câteva zile, în comparație cu orbita pe îndelete de 4.000 de zile a propriului nostru gigant gazos în jurul soarelui.

Oamenii de știință bănuiesc, totuși. , că Jupiterii fierbinți nu au fost întotdeauna atât de fierbinți și, de fapt, s-ar fi putut forma ca „Jupiteri reci”, în împrejurimi mai frigide, mai îndepărtate. Dar modul în care au evoluat pentru a deveni giganții gazosi care îmbrățișează stele pe care astronomii îi observă astăzi este o mare necunoscută.

Acum, astronomii de la MIT, Penn State University și din alte părți au descoperit un „progenitor” fierbinte al lui Jupiter – un un fel de planetă juvenilă care se află în mijlocul de a deveni un Jupiter fierbinte. Și orbita sa oferă câteva răspunsuri la modul în care evoluează Jupiterii fierbinți. Descoperirile sunt publicate în revista Nature.

Co-autorii includ Haedam Im, universitar la MIT, autorul principal Arvind Gupta de la Universitatea Penn State și NSF NOIRLab și colaboratori la mai multe alte universități, instituții și observatoare.

Noua planetă, pe care astronomii au numit-o TIC 241249530 b, orbitează o stea care se află la aproximativ 1.100 de ani lumină de Pământ. Planeta își înconjoară steaua într-o orbită extrem de „excentrică”, ceea ce înseamnă că se apropie extrem de aproape de stea înainte de a se arunca departe, apoi se dublează înapoi, într-un circuit îngust, eliptic.

Dacă planeta făcea parte. al sistemului nostru solar, s-ar apropia de zece ori mai mult de Soare decât Mercur, înainte de a se năpusti, chiar pe lângă Pământ, apoi înapoi în jur. După estimările oamenilor de știință, orbita întinsă a planetei are cea mai mare excentricitate dintre toate planetele detectate până în prezent.

Orbita noii planete este, de asemenea, unică prin orientarea sa „retrogradă”. Spre deosebire de Pământ și alte planete din sistemul solar, care orbitează în aceeași direcție în care se învârte Soarele, noua planetă călătorește într-o direcție care este contrară rotației stelei sale.

Echipa a efectuat simulări ale orbitalei. dinamică și a constatat că orbita extrem de excentrică și retrogradă a planetei sunt semne că este probabil să evolueze într-un Jupiter fierbinte, prin „migrație cu excentricitate ridicată” – un proces prin care orbita unei planete se clătește și se micșorează progresiv pe măsură ce interacționează cu o altă stea sau planetă. pe o orbită mult mai largă.

În cazul lui TIC 241249530 b, cercetătorii au determinat că planeta orbitează în jurul unei stele primare care ea însăși orbitează în jurul unei stele secundare, ca parte a unui sistem binar stelar. Interacțiunile dintre cele două orbite — ale planetei și stelei sale — au făcut ca planeta să migreze treptat mai aproape de steaua sa în timp.

Orbita planetei are în prezent o formă eliptică, iar planeta ia aproximativ 167 de ore. zile pentru a face o tură în jurul stelei sale. Cercetătorii prevăd că peste 1 miliard de ani, planeta va migra pe o orbită circulară mult mai strânsă, când apoi își va înconjura steaua la fiecare câteva zile. În acel moment, planeta va fi evoluat pe deplin într-un Jupiter fierbinte.

„Această nouă planetă susține teoria conform căreia migrarea cu excentricitate ridicată ar trebui să dea o parte din Jupiterul fierbinte”, spune Sarah Millholland, profesor asistent la fizică la Institutul Kavli pentru Astrofizică și Cercetare Spațială al MIT.

„Credem că atunci când s-a format această planetă, ar fi fost o lume rece. Și din cauza dinamicii orbitale dramatice, va deveni un Jupiter fierbinte în aproximativ un miliard de ani, cu temperaturi de câteva mii de kelvin. Deci, este o schimbare uriașă față de locul în care a început.”

Noua planetă a fost observată pentru prima dată în datele preluate de Satelitul de sondare a exoplanetelor în tranziție (TESS) al NASA. Misiune condusă de MIT care monitorizează luminozitatea stelelor din apropiere pentru „tranzite” sau scurte scăderi în lumina stelelor care ar putea semnala prezența unei planete care trece prin fața și blochează temporar lumina unei stele.

Pe 12 ianuarie 2020, TESS a detectat un posibil tranzit al stelei TIC 241249530. Gupta și colegii săi de la Penn State au stabilit că tranzitul a fost în concordanță cu o planetă de dimensiunea lui Jupiter care traversează în fața stea. Apoi au obținut măsurători de la alte observatoare ale vitezei radiale a stelei, care estimează clătinarea unei stele, sau gradul în care aceasta se mișcă înainte și înapoi, ca răspuns la alte obiecte din apropiere care ar putea trage gravitațional de stea.

Acele măsurători au confirmat că o planetă de dimensiunea lui Jupiter orbitează în jurul stelei și că orbita ei era extrem de excentrică, aducând planeta extrem de aproape de stea înainte de a o arunca departe.

Înainte de această detectare, astronomii au avut Cunoscută doar de o altă planetă, HD 80606 b, despre care se credea că este un Jupiter fierbinte timpuriu. Acea planetă, descoperită în 2001, deținea până acum recordul pentru cea mai mare excentricitate.

„Această nouă planetă experimentează schimbări cu adevărat dramatice în lumina stelelor pe întreaga sa orbită”, spune Millholland. „Trebuie să existe sezoane cu adevărat radicale și o atmosferă absolut arsă de fiecare dată când trece aproape de stea.”

Cum a putut o planetă să cadă pe o orbită atât de extremă? Și cum ar putea evolua excentricitatea sa în timp? Pentru răspunsuri, Im și Millholland au efectuat simulări ale dinamicii orbitale planetare pentru a modela modul în care planeta ar fi evoluat de-a lungul istoriei sale și cum ar putea continua pe parcursul a sute de milioane de ani.

Echipa a modelat interacțiunile gravitaționale dintre planeta, steaua ei și a doua stea din apropiere. Gupta și colegii săi au observat că cele două stele orbitează una în jurul celeilalte într-un sistem binar, în timp ce planeta orbitează simultan în jurul stelei mai apropiate. Configurația celor două orbite este oarecum ca un artist de circ care învârte un hula hoop în jurul taliei ei, în timp ce învârte un al doilea hula hoop în jurul încheieturii ei.

Millholland și Im au efectuat mai multe simulări, fiecare cu un set diferit de condițiile de pornire, pentru a vedea care condiție, atunci când este rulată înainte de câteva miliarde de ani, a produs configurația orbitelor planetare și stelare pe care echipa lui Gupta a observat-o în prezent. Apoi au rulat cel mai bun meci și mai departe în viitor pentru a prezice cum va evolua sistemul în următoarele câteva miliarde de ani.

Aceste simulări au arătat că noua planetă este probabil în plină evoluție într-un Jupiter fierbinte. : Cu câteva miliarde de ani în urmă, planeta s-a format ca un Jupiter rece, departe de steaua sa, într-o regiune suficient de rece pentru a se condensa și a lua forma. Nou formată, planeta a orbit probabil stele pe o cale circulară. Această orbită convențională, totuși, s-a întins treptat și a devenit excentrică, pe măsură ce a experimentat forțe gravitaționale de pe orbita nealiniată a stelei cu a doua sa stea binară.

„Este un proces destul de extrem prin faptul că schimbările pe orbita planetei. sunt masive", spune Millholland. „Este un mare dans al orbitelor care are loc de-a lungul miliardelor de ani, iar planeta merge pur și simplu pentru călătorie.”

Peste un alt miliard de ani, simulările arată că orbita planetei se va stabiliza într-un interval apropiat. pe cale circulară în jurul stelei sale.

„Atunci, planeta va deveni complet un Jupiter fierbinte”, spune Millholland.

Observațiile echipei, împreună cu simulările lor ale evoluției planetei , susțin teoria conform căreia Jupiteri fierbinți se pot forma printr-o migrație cu excentricitate ridicată, un proces prin care o planetă se mută treptat la locul său prin modificări extreme ale orbitei sale în timp.

„Este clar nu numai din aceasta, ci și din altele. Studiile statistice, de asemenea, că migrația cu excentricitate ridicată ar trebui să explice o parte din Jupiteri fierbinți”, notează Millholland.

„Acest sistem evidențiază cât de incredibil de diverse pot fi exoplanetele. Sunt alte lumi misterioase care pot avea orbite sălbatice spune o poveste despre cum au ajuns așa și unde se îndreaptă pentru această planetă, încă nu și-a încheiat călătoria.

Această poveste este republicată datorită MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetarea, inovarea și predarea MIT.

(Fluierul)