Najjaśniejsze gwiazdy mogą odzierać planety do ich skalistych rdzeni

Czy gazowe planety wielkości Jowisza, krążące wokół masywnych gwiazd są w stanie utrzymać swoją atmosferę?

Wizja artystyczna planety wielkości Neptuna krążącej wokół gwiazdy typu A. Źródło: Steven Giacalone, UC Berkeley.

W ciągu ostatnich 25 lat astronomowie znaleźli tysiące egzoplanet krążących wokół gwiazd w naszej Galaktyce, ale ponad 99% z nich krąży wokół mniejszych gwiazd – od czerwonych karłów do gwiazd nieco masywniejszych od naszego Słońca, które jest uważane za gwiazdę średniej wielkości.

Niewiele z nich odkryto wokół jeszcze masywniejszych gwiazd, takich jak gwiazdy typu A – jasne białe gwiazdy dwukrotnie większe od Słońca – a większość zaobserwowanych egzoplanet jest wielkości Jowisza lub większe. Niektóre z najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie, takie jak Syriusz i Wega, są gwiazdami typu A.

Astronomowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley odkryli nową planetę wielkości Neptuna – HD 56414 b – wokół jednej z tych gorących, lecz krótko żyjących gwiazd typu A i podpowiedzieli, dlaczego tak niewiele gazowych olbrzymów mniejszych od Jowisza zostało zaobserwowanych wokół najjaśniejszego 1% gwiazd w naszej Galaktyce.

Obecne metody wykrywania egzoplanet najłatwiej odnajdują planety o krótkich, szybkich okresach obiegu wokół swoich gwiazd, ale ta nowo odkryta planeta ma dłuższy okres orbitalny niż większość odkrytych do tej pory. Naukowcy sugerują, że łatwiejsza do znalezienia planeta wielkości Neptuna, znajdująca się bliżej jasnej gwiazdy typu A, zostałaby szybko pozbawiona gazu przez ostre promieniowanie gwiazdy i zredukowana do niewykrywalnego jądra.

Chociaż zaproponowano tę teorię w celu wyjaśnienia tak zwanej pustyni gorących neptunów, wokół bardziej czerwonych gwiazd, to, czy rozszerzyło się to na gorętsze gwiazdy – gwiazdy typu A są około 1,5 do 2 razy gorętsze niż Słońce – było niewiadomą z powodu braku znanych planet wokół niektórych z najjaśniejszych gwiazd galaktyki.

To jedna z najmniejszych planet, jakie znamy wokół tych naprawdę masywnych gwiazd – powiedział absolwent UC Berkeley Steven Giacalone. W rzeczywistości jest to najgorętsza znana nam gwiazda z planetą mniejszą niż Jowisz. Ta egzoplaneta jest interesująca przede wszystkim dlatego, że tego typu planety są naprawdę trudne do znalezienia i prawdopodobnie nie znajdziemy wielu takich w przewidywalnej przyszłości.

Odkrycie czegoś, co badacze określają mianem „ciepłego neptuna” tuż poza sferą, w której planeta zostałaby pozbawiona gazu, sugeruje, że jasne gwiazdy typu A mogą mieć liczne niewidoczne rdzenie w strefie gorących neptunów, które czekają na odkrycie dzięki bardziej czułym technikom.

Możemy się spodziewać, że w krótkich okresach orbitalnych zobaczymy spiętrzenie resztkowych rdzeni planet neptunowych wokół takich gwiazd – podsumowali naukowcy w swojej pracy.

Odkrycie dodaje również do naszego zrozumienia, jak atmosfery planet ewoluują, powiedziała Courtney Dressing, asystentka profesora astronomii UC Berkeley.

Istnieje pytanie dotyczące tego, jak planety zachowują swoje atmosfery w czasie – powiedziała Dressing. Kiedy patrzymy na mniejsze planety, czy patrzymy na atmosferę, z którą została uformowana, kiedy pierwotnie utworzyła się z dysku akrecyjnego? Czy patrzymy na atmosferę, która została odgazowana od planety w czasie? Jeżeli jesteśmy w stanie spojrzeć na planety otrzymujące różne ilości promieniowania od swojej gwiazdy, zwłaszcza różne długości fali, na co pozwalają nam gwiazdy typu A – pozwala to na zmianę stosunku promieniowania rentgenowskiego do UV – wtedy możemy spróbować zobaczyć, jak dokładnie planeta utrzymuje swoją atmosferę w czasie.

Według Dressing, dobrze wiadomo, że wysoko napromieniowane planety wielkości Neptuna krążące wokół mniej masywnych, podobnych do Słońca gwiazd są rzadsze niż się spodziewamy. Nie wiadomo jednak, czy dotyczy to planet krążących wokół gwiazd typu A, ponieważ są one trudne do wykrycia.

A gwiazda typu A to inny obiekt niż mniejsze karły typu FGK i M. Planety krążące blisko gwiazd podobnych do Słońca otrzymują duże ilości zarówno promieniowania X, jak i UV, ale planety krążące blisko gwiazd typu A otrzymują znacznie więcej promieniowania bliskiego UV niż promieniowania X czy ekstremalnego UV.

Ustalenie, czy pustynia gorących neptunów rozciąga się również na gwiazdy typu A zapewnia spojrzenie w znaczenie promieniowania bliskiego UV w zarządzaniu ucieczką atmosferyczną – powiedziała. Ten wynik jest ważny dla zrozumienia fizyki utraty masy atmosfery oraz badania powstawania i ewolucji małych planet.

Planeta HD 56414 b została wykryta przez misję TESS, gdy okrążała swoją gwiazdę, HD 56414. Dressing, Giacalone i ich koledzy potwierdzili, że HD 56414 była gwiazdą typu A, uzyskując widma za pomocą 1,5-metrowego teleskopu obsługiwanego przez konsorcjum Small and Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS) w Cerro Tololo w Chile.

Planeta ma promień 3,7 razy większy niż Ziemia i okrąża gwiazdę raz na 29 ziemskich dni w odległości ¼ odległości między Ziemią a Słońcem. Układ ma około 420 milionów lat, czyli jest znacznie młodszy od Słońca, które ma 4,5 miliarda lat.

Naukowcy wymodelowali wpływ promieniowania gwiazdy na planetę i doszli do wniosku, że podczas gdy gwiazda może powoli niszczyć jej atmosferę, prawdopodobnie przetrwałaby miliard lat – poza punktem, w którym oczekuje się, że gwiazda wypali się i zapadnie, wytwarzając supernową.

Giacalone powiedział, że planety wielkości Jowisza są mniej podatne na fotoodparowanie, ponieważ ich jądra są wystarczająco masywne, aby utrzymać wodór w stanie gazowym.

Istnieje równowaga między centralną masą planety a nadętą atmosferą – powiedział. W przypadku planet wielkości Jowisza lub większych, planeta jest wystarczająco masywna, aby grawitacyjnie utrzymać swoją atmosferę. Kiedy schodzimy do planet wielkości Neptuna, atmosfera jest nadal spuchnięta, ale planeta nie jest tak masywna, więc może łatwiej stracić atmosferę.

Giacalone i Dressing kontynuują poszukiwanie egzoplanet wielkości Neptuna wokół gwiazd typu A, w nadziei na znalezienie innych pustyni gorących neptunów lub w ich pobliżu, aby zrozumieć, gdzie te planety formują się w dysku akrecyjnym podczas tworzenia się gwiazd, niezależnie od tego, czy poruszają się do wewnątrz, czy na zewnątrz w czasie i jak ewoluują ich atmosfery.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec