Slučaj nestalog egzoplaneta

Umjetnički koncept egzoplaneta GJ 3470b, koji se nalazi oko 96 svjetlosnih godina, orbitira oko zvijezde crvenog patuljaka u smjeru našeg zviježđa Rak rakova. Ovaj svijet postupno gubi atmosferu prema prostoru. U osnovi "isparava". Slika putem NASA / ESA / D. Player (STScI).

Koliko dugo planete mogu živjeti ? Odgovor može barem djelomično ovisiti o tome koliko je planet udaljen od svoje zvijezde. Posljednjih godina astronomi su počeli pronalaziti vrstu planeta - koju nazivaju toplim Neptunima - za koju se primjećuje da "ispari" u svemir. Planeta možda gubi atmosferu. Ili se masa planeta možda gubi. U osnovi, ove se planete postupno smanjuju i nestaju iz postojanja. Do sada su otkrivena dva takva svijeta.

Prije je jedan planet o kojem se razgovaralo bio GJ 436b, ali sada je otkriven još jedan sličan svijet koji isparava stopostotno bržim - GJ 3470b. Recenzirani nalazi objavljeni su u časopisu Astronomy & Astrophysics 13. prosinca 2018. godine.

Prema David Singu, uglednom profesoru Johna Hopkinsa iz Bloomberga i autoru nove studije:

Ovo je puška za pušenje kojom planeti mogu izgubiti značajan dio čitave svoje mase. GJ 3470b gubi više svoje mase nego bilo koji drugi planet koji smo do sada vidjeli; za samo nekoliko milijardi godina od sada možda neće nestati ni pola planete.

Otkriće je napravljeno u sklopu Panchromatic Comparative Exoplanet Blagajne riznice (PanCET). Svrha PanCET-a je izmjeriti atmosferu 20 različitih egzoplaneta u ultraljubičastom, optičkom i infracrvenom svjetlu pomoću svemirskog teleskopa Hubble.

Usporedba veličine između GJ 3470b i Zemlje. Slika putem radijalvelocity / Wikipedia / CC BY-SA 4.0.

Uočene su i druge planete kako gube gornju atmosferu, poput "vrućih Jupitera" i "super-Zemlje", koji kruže oko svoje zvijezde. Budući da su mnogo toplije od planeta koji se nalaze dalje, njihove atmosfere se mogu otpuhati u svemir. Oni su i češći, barem među promatranim egzoplanetima, od svjetova veličine Neptuna.

Hubble je otkrio da je GG 3470b izgubio znatno veću masu i imao je znatno manju egzosferu od prve ispitivane egzoplanete veličine Neptuna, GJ 436b. Smatra se da je to zbog manje gustoće i jačeg zračenja zračenja od zvijezde domaćina. Procjenjuje se da je GJ 3470b možda već izgubio 35 posto izvorne mase. Nekoliko milijardi godina od sada, sve što je ostalo je mala kamenita jezgra. Kao što je Sing objasnio:

Počinjemo bolje razumijevati kako se planeti oblikuju i koja svojstva utječu na njihovu ukupnu šminku. Naš cilj s ovom studijom i sveobuhvatnim PanCET programom je široko sagledati ove planete atmosfere kako bismo utvrdili na koji način svaki planet utječe na svoje okruženje. Usporedbom različitih planeta, možemo početi sastavljati veću sliku kako se razvijaju.

Također, matična zvijezda GJ 3470b stara je samo 2 milijarde godina, u usporedbi sa zviježdom od 4 do 8 milijardi godina koja planeta GJ 436b kruži. Mlađa zvijezda je energičnija, pa eksplodira planet intenzivnijim zračenjem nego što ga prima GJ 436b. Oboje su zvijezde crvenih patuljaka, koje su manje i duže živjele od našeg vlastitog sunca, a crveni patuljci poznati su po tome što su vrlo aktivni, s čestim izbijanjem sunčevih bljeskova.

Grafički prikaz egzoplaneta na temelju njihovih veličina i udaljenosti od njihovih zvijezda. Postoji relativno malo egzoplaneta veličine Neptuna koji orbitiraju blizu svojih zvijezda. GJ 3470b je blizu granice te "vruće pustinje Neptuna". Slika putem NASA / ESA / A. Feild (STScI).

Znatno otkriće, prema glavnom istraživaču Vincentu Bourrieru sa Sveučilišta u Ženevi u Sauvernyju, Švicarska:

Mislim da je ovo prvi slučaj gdje je to tako dramatično u pogledu evolucije planeta. To je jedan od najekstremnijih primjera planete koja je tijekom svog života pretrpjela veliki gubitak mase. Ovaj znatan gubitak mase ima velike posljedice za njegov razvoj i utječe na naše razumijevanje podrijetla i sudbine populacije egzoplaneta bliskih njihovim zvijezdama.

Ovi nalazi sugeriraju da su topli Neptuni možda započeli kao "vrući Neptuni" - prolazna vrsta planeta koja se vremenom smanjuje i postaju mini-Neptuni. Ti su svjetovi veći od Zemlje, ali manji od Neptuna i imaju tešku atmosferu kojom dominiraju vodik. Tada se mogu nastaviti smanjivati ​​i postaju super-Zemlje - kamenite poput Zemlje, ali masivnije. Prema Bourrieru:

Pitanje je bilo, kamo su otišli vrući Neptuni? Ako nacrtamo planetarnu veličinu i udaljenost od zvijezde, u toj je distribuciji pustinja, rupa. To je bila zagonetka. Mi stvarno ne znamo koliko je isparavanje atmosfere odigralo u oblikovanju ove pustinje. Ali naša Hubbleova opažanja, koja pokazuju veliku količinu gubitka mase od toplog Neptuna na rubu pustinje, izravna su potvrda da atmosferski bijeg igra glavnu ulogu u oblikovanju ove pustinje.

Iako se primarno vodik gubi u svemiru, mogu biti i drugi plinovi u tragovima, a istraživači planiraju upotrijebiti Hubblea i za traženje tih, prema Bourrieru:

Mislimo da bi plin vodika mogao povući teške elemente poput ugljika, koji borave dublje u atmosferi, gore i van u svemir.

Umjetnički koncept eksoplaneta super Zemlje. Nova studija podupire ideju da se vrući Neptuni mogu postepeno smanjivati ​​kako bi postali mini-Neptuni, a zatim super-Zemlje. Slika putem NASA / Ames / JPL-Caltech.

Astronomi žele promatrati druge slične tople Neptune, ali nažalost, GJ 3470b i GJ 436b mogu biti jedini dovoljno blizu. Uz trenutnu tehnologiju, vodik se ne može otkriti u toplim Neptunima udaljenijim od 150 svjetlosnih godina. Helij se, međutim, može otkriti na tim udaljenostima - i od Hubblea, i od nadolazećeg James Webb svemirskog teleskopa (JWST) - kao što je primijetio Bourrier:

Traženje helija moglo bi proširiti našu ponudu. Webb će imati nevjerojatnu osjetljivost, tako da ćemo moći otkriti kako helij bježi sa manjih planeta, poput mini-Neptuna.

Kao što je nedavno objavljeno na EarthSky-u, astronomi su upravo otkrili da još jedan egzoplanet - HAT-P-11b - gubi atmosferu helija do prostora na sličan način i "napuhan je kao balon helija". HAT-P-11b je samo malo veći od Neptuna, udaljen 124 svjetlosne godine.

Dno crta: Topli Neptuni možda nisu sve tako česti, ali činjenica da je za njih dvoje sada "isparava" kako se njihova atmosfera vodika ispušta u svemir pruža vrijedne tragove o tome kako se mogu na kraju razviti u mini-Neptune i super-Zemlje u milijardama godina.

Izvor: Hubble PanCET: proširena gornja atmosfera neutralnog vodika oko toplog Neptuna GJ 3470b

Preko Sveučilišta John Hopkins

Preko Hubblesite

EarthSky lunarni kalendari su cool! Izrađuju sjajne poklone. Naručite sada. Idemo brzo!