Ένας πλανήτης “super puff” όπως κανένας άλλος – τόσο μεγάλος όσο ο Δίας αλλά 10 φορές ελαφρύτερος

Καλλιτεχνική αναπαράσταση του εξωπλανήτη WASP-107b και του αστέρι του, WASP-107. Μερικά από το φως του αστεριού διέρχονται από το εκτεταμένο στρώμα αερίου του εξωπλανήτη. ESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser

Η κεντρική μάζα του γίγαντα εξωπλανήτης Το WASP-107b είναι πολύ χαμηλότερο από αυτό που κρίθηκε απαραίτητο για την κατασκευή του τεράστιου φακέλου αερίου που περιβάλλει γιγαντιαίους πλανήτες όπως Ζεύς και Κρόνος, βρήκαν αστρονόμοι στο Université de Montréal.

Αυτή η ενδιαφέρουσα ανακάλυψη από τη διδακτορική φοιτητή Caroline Piaulet στο Ινστιτούτο Έρευνας για τους Εξωπλανήτες του UdeM (iREx) υποδηλώνει ότι οι γίγαντες πλανήτες αερίου σχηματίζονται πολύ πιο εύκολα από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.

Η Piaulet είναι μέρος της επαναστατικής ερευνητικής ομάδας του καθηγητή αστροφυσικής UdeM Björn Benneke που ανακοίνωσε το 2019 την πρώτη ανίχνευση νερού σε έναν εξωπλανήτη που βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη του αστεριού του.

Δημοσιεύτηκε σήμερα (18 Ιανουαρίου 2021) στο Αστρονομικό περιοδικό Μαζί με τους συναδέλφους του στον Καναδά, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και την Ιαπωνία, η νέα ανάλυση της εσωτερικής δομής του WASP-107b “έχει μεγάλες επιπτώσεις”, δήλωσε ο Benneke.

«Αυτή η εργασία πραγματεύεται τα ίδια τα θεμέλια του σχηματισμού και της ανάπτυξης γιγαντιαίων πλανητών», είπε. «Αυτό παρέχει συγκεκριμένες ενδείξεις ότι η μαζική αύξηση ενός περιβλήματος αερίου μπορεί να ενεργοποιηθεί για πυρήνες που είναι πολύ λιγότερο μαζικοί από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.

Τόσο μεγάλο όσο ο Δίας, αλλά 10 φορές ελαφρύτερο

Το WASP-107b εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2017 γύρω από το WASP-107, ένα αστέρι που βρίσκεται περίπου 212 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό της Παρθένου. Ο πλανήτης είναι πολύ κοντά στο αστέρι του – περισσότερο από 16 φορές πιο κοντά από τη Γη στον Ήλιο. Όσο μεγάλος είναι ο Δίας, αλλά 10 φορές ελαφρύτερος, το WASP-107b είναι ένας από τους λιγότερο πυκνούς εξωπλανήτες που είναι γνωστοί – ένας τύπος που οι αστροφυσικοί χαρακτήρισαν πλανήτες “super puff” ή “cotton candy”

READ  Σπάνιο κρανίο δεινοσαύρων ανάβει τον παράξενο κοίλο σωλήνα του πλάσματος

Ο Piaulet και η ομάδα του χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά τις παρατηρήσεις του WASP-107b που ελήφθησαν στο Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη για να εκτιμήσουν με ακρίβεια τη μάζα του. Χρησιμοποίησαν τη μέθοδο ακτινικής ταχύτητας, η οποία επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν τη μάζα ενός πλανήτη παρατηρώντας την ταλαντωμένη κίνηση του αστέρι του ξενιστή του λόγω της βαρυτικής έλξης του πλανήτη. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η μάζα του WASP-107b είναι περίπου το ένα δέκατο της Δίας ή περίπου 30 φορές της Γης.

Στη συνέχεια, η ομάδα πραγματοποίησε μια ανάλυση για να προσδιορίσει την πιο πιθανή εσωτερική δομή του πλανήτη. Καταλήγουν σε ένα εκπληκτικό συμπέρασμα: με τόσο χαμηλή πυκνότητα, ο πλανήτης πρέπει να έχει έναν συμπαγή πυρήνα όχι περισσότερο από τέσσερις φορές τη μάζα της Γης. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερο από το 85% της μάζας του περιλαμβάνεται στο παχύ στρώμα αερίου που περιβάλλει αυτόν τον πυρήνα. Συγκρίνοντας, Ποσειδώνας, που έχει μάζα παρόμοια με το WASP-107b, έχει μόνο 5 έως 15 τοις εκατό της συνολικής μάζας του στο στρώμα αερίου του.

«Είχαμε πολλές ερωτήσεις σχετικά με το WASP-107b», είπε ο Piaulet. “Πώς μπορεί να σχηματιστεί ένας πλανήτης χαμηλής πυκνότητας; Και πώς εμπόδισε το τεράστιο στρώμα αερίου του να διαφύγει, ειδικά επειδή ο πλανήτης είναι κοντά στο αστέρι του;

“Αυτό μας ώθησε να κάνουμε μια διεξοδική ανάλυση για να προσδιορίσουμε το ιστορικό της εκπαίδευσης.”

Ένας γίγαντας αερίου στη δημιουργία

Οι πλανήτες σχηματίζονται στο δίσκο σκόνης και αερίου που περιβάλλει ένα νεαρό αστέρι που ονομάζεται πρωτοπλανητικός δίσκος. Τα κλασικά μοντέλα για τον σχηματισμό γιγαντιαίων πλανητών αερίου βασίζονται στον Δία και τον Κρόνο. Σε αυτά, απαιτείται ένας συμπαγής πυρήνας τουλάχιστον 10 φορές πιο ογκώδης από τη Γη για τη συσσώρευση μεγάλης ποσότητας αερίου πριν εξαφανιστεί ο δίσκος.

Χωρίς έναν τεράστιο πυρήνα, οι γίγαντες πλανήτες αερίου δεν θεωρούνταν ικανοί να διασχίσουν το κρίσιμο κατώφλι που απαιτείται για την κατασκευή και συντήρηση των μεγάλων φακέλων αερίου.

READ  Το Perseverance rover της NASA επιστρέφει εντυπωσιακές νέες εικόνες της καταγωγής του Άρη

Πώς λοιπόν να εξηγήσουμε την ύπαρξη του WASP-107b, το οποίο έχει πολύ λιγότερο μαζικό πυρήνα; Ο καθηγητής του Πανεπιστημίου McGill και μέλος του iREx Eve Lee, ένας παγκοσμίου φήμης εμπειρογνώμονας σε πλανήτες σούπερ-puff, όπως το WASP-107b, έχει πολλές υποθέσεις.

«Για το WASP-107b, το πιο πιθανό σενάριο είναι ότι ο πλανήτης έχει σχηματιστεί πολύ μακριά από το αστέρι, όπου το αέριο στο δίσκο είναι αρκετά κρύο ώστε η αύξηση του αερίου να μπορεί να συμβεί πολύ γρήγορα», είπε. δήλωσε. «Ο πλανήτης μπόρεσε τότε να μεταναστεύσει στην τρέχουσα θέση του, είτε μέσω αλληλεπιδράσεων με τον δίσκο είτε με άλλους πλανήτες στο σύστημα».

Ανακάλυψη ενός δεύτερου πλανήτη, WASP-107c

Οι παρατηρήσεις του Keck για το σύστημα WASP-107 καλύπτουν πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τις προηγούμενες μελέτες, επιτρέποντας στην ερευνητική ομάδα που ηγείται το UdeM να κάνει μια επιπλέον ανακάλυψη: την ύπαρξη ενός δεύτερου πλανήτη, του WASP -107c, περίπου το ένα τρίτο της μάζας του Δία, πολύ περισσότερο από αυτό του WASP-107b.

Το WASP-107c βρίσκεται επίσης πολύ πιο μακριά από το κεντρικό αστέρι. Χρειάζονται τρία χρόνια για να ολοκληρωθεί μια τροχιά γύρω από αυτήν, σε σύγκριση με μόλις 5,7 ημέρες για το WASP-107b. Επίσης ενδιαφέρον: η εκκεντρότητα αυτού του δεύτερου πλανήτη είναι υψηλή, πράγμα που σημαίνει ότι η τροχιά του γύρω από το αστέρι του είναι πιο οβάλ από κυκλικό.

“Το WASP-107c, με κάποιους τρόπους, έχει διατηρήσει τη μνήμη του τι συνέβη στο σύστημά του”, δήλωσε ο Piaulet. “Η μεγάλη εκκεντρότητά του υποδηλώνει ένα μάλλον χαοτικό παρελθόν, με αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλανητών που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σημαντικές μετακινήσεις, όπως αυτές που υποπτεύονται για το WASP-107b.”

Αρκετές άλλες ερωτήσεις

Πέρα από την ιστορία της προπόνησής του, υπάρχουν ακόμα πολλά μυστήρια γύρω από το WASP-107b. Μελέτες της ατμόσφαιρας του πλανήτη με το Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble δημοσιεύθηκε το 2018 αποκάλυψε μια έκπληξη: περιέχει πολύ λίγο μεθάνιο.

READ  Η αστρονομική Maya Hazeem αποκαλύπτει προβλέψεις ωροσκοπίου την Κυριακή

«Είναι περίεργο, γιατί για αυτόν τον τύπο πλανήτη το μεθάνιο πρέπει να είναι άφθονο», είπε ο Piaulet. «Αναλύουμε τώρα τις παρατηρήσεις του Χαμπλ με τη νέα μάζα του πλανήτη για να δούμε πώς αυτό θα επηρεάσει τα αποτελέσματα και για να εξετάσουμε ποιοι μηχανισμοί θα μπορούσαν να εξηγήσουν την καταστροφή του μεθανίου.

Ο νεαρός ερευνητής σκοπεύει να συνεχίσει να μελετά το WASP-107b, ελπίζω ότι με το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2021, το οποίο θα δώσει μια πολύ πιο ακριβή ιδέα για τη σύνθεση της ατμόσφαιρας του πλανήτη.

«Οι εξωπλανήτες όπως το WASP-107b που δεν έχουν ανάλογο στο ηλιακό μας σύστημα μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς του πλανητικού σχηματισμού γενικά και την προκύπτουσα ποικιλία εξωπλανητών», λέει. “Μας παρακινεί να τα μελετήσουμε λεπτομερώς.”

Παραπομπή: “Η πυκνότητα του WASP-107b είναι ακόμη χαμηλότερη: Μια μελέτη περίπτωσης για τη φυσική αύξηση του φακέλου αερίου και την τροχιακή μετανάστευση” από την Caroline Piaulet, Björn Benneke, Ryan A. Rubenzahl, Andrew W. Howard, Eve J. Lee, Daniel Thorngren, Ruth Angus, Merrin Peterson, Joshua E. Schlieder, Michael Werner, Laura Kreidberg, Tareq Jaouni, Ian JM Crossfield, David R. Ciardi, Erik A. Petigura, John Livingston, Courtney D. Dressing, Benjamin J. Fulton, Charles Beichman, Jessie L. Christiansen, Varoujan Gorjian, Kevin K. Hardegree-Ullman, Jessica Krick και Evan Sinukoff, 18 Ιανουαρίου 2021, Αστρονομικό περιοδικό.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abcd3c

Εκτός από τους Piaulet (διδακτορικός φοιτητής iREx, Université de Montréal) και καθηγητές Björn Benneke (iREx, Université de Montréal) και Eve Lee (iREx, McGill Space Institute, Πανεπιστήμιο McGill), η ερευνητική ομάδα περιλαμβάνει τον Daniel Thorngren (μεταδιδακτορικός συνεργάτης iREx , Université de Montréal) και Merrin Peterson (φοιτητής iREx M.Sc), και 19 άλλοι συν-συγγραφείς από τον Καναδά, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και την Ιαπωνία.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *