Ali se vroči Jupitri tvorijo blizu ali se selijo? Na to bi lahko odgovorili na novo odkriti planet

Odkritje več kot 4000 planetov ( 4.171 potrjenih in šteje!) onstran našega Osončja je revolucioniral področje astronomije. Na žalost je ena od slabih strani vseh teh odkritij, da so pretresla teorije o oblikovanju našega Osončja. V preteklosti so astronomi mislili, da osem planetov (oz devet , oz več kot sto , odvisno od vašega stališča), ki so nastale tam, kjer se trenutno nahajajo.

Vendar pa je odkritje plinastih velikanov, ki krožijo blizu svojih zvezd (tudi 'vroči Jupiter'), to razmišljanje zmedlo. Toda glede na nedavno Študija, ki jo podpira NASA , bi lahko nedavno odkritje mladega plinastega velikana ponudilo namige o tem, kako nastanejo Jupitru podobni planeti in ali se selijo ali ne. To odkritje je bilo mogoče zahvaljujoč Vesoljski teleskop Spitzer , ki tudi v pokoju še naprej razkriva stvari o našem vesolju.

Študija, ki se je pred kratkim pojavila v The Astronomical Journal, vodil Aaron C. Rizzuto – podoktorski sodelavec na Univerzi v Teksasu v Austinu (UTA) in štipendist 51 Pegasi b. Pridružili so se mu raziskovalci iz Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko (CfA), Dunlapov inštitut za astronomijo in astrofiziko , in Medameriški observatorij Cerro Tololo in več univerz.

Animacija, ki prikazuje 'vroč Jupiter'. Če bi našli več teh mladostnih planetov, bi lahko astronomi razumeli, kako so nastali in ali se selijo. Zasluge: NASA/JPL-Caltech

Zaradi študija si je ekipa ogledala HIP 67522 b , eksoplanet, ki ga je v začetku tega leta odkrila NASA Tranzitni satelit za raziskovanje eksoplanetov (TESS). Ta eksoplanet je približno 10-krat večji od premera Zemlje (približno enak kot Jupiter) in je tako blizu zvezdi gostiteljice, da traja le sedem dni, da dokonča celotno orbito.

Te funkcije omogočajo tudi enostavno zaznavanje HIP 67522 b z uporabo Tranzitna metoda , kjer astronomi spremljajo zvezde glede občasnih padcev svetlosti, da bi ugotovili prisotnost planetov (kot tudi njihovo velikost in orbitalno obdobje). Vendar je ta eksoplanet še vedno zahteval potrditev z uporabo infrardečih podatkov zdaj upokojenih Vesoljski teleskop Spitzer saj je znano, da imajo mlade zvezde sončne pege (ki vodijo tudi do občasnih padcev svetlosti).

Toda bolj zanimivo je dejstvo, da je ta vroča Jupitrova zvezda (ki se nahaja približno 490 svetlobnih let od Zemlje) stara le 17 milijonov let. Dejansko je HIP 67522 b najmlajši vroč Jupiter, ki so ga kdaj opazili, glede na to, da je bilo v vseh prejšnjih primerih ugotovljeno, da so vroči Jupitri stari več kot milijardo let. To bi lahko pomenilo, da je ta vroč Jupiter še vedno v procesu razvoja, kar bi astronomom omogočilo, da preizkusijo teorije o migraciji plinskih velikanov.

Kot je v nedavni izjavi dejal Aaron Rizzuto, znanstvenik za eksoplaneti na Univerzi v Teksasu v Austinu, ki je vodil študijo. Izjava Nase :

»S preučevanjem planetov in drugih stvari, ki krožijo okoli Sonca, se lahko veliko naučimo o našem sončnem sistemu in njegovi zgodovini. Toda nikoli ne bomo vedeli, kako edinstven ali kako pogost je naš sončni sistem, razen če tam zunaj iščemo eksoplanete. Znanstveniki eksoplanetov ugotavljajo, kako se naš sončni sistem ujema s širšo sliko nastajanja planetov v vesolju.

Če povzamemo, obstajajo tri glavne teorije o tem, kako se vroči Jupitri tako približajo svojim matičnim zvezdam. Ena je ta, da nastanejo blizu svojih zvezd in tam ostanejo skozi vse življenje. Druga dva pa nasprotno trdita, da so se ti planeti oblikovali dlje v svojih sončnih sistemih in se kasneje v svoji zgodovini preselili navznoter. Edina sporna točka za te zadnje šole je, kdaj in kako so se preselile?

Prva teorija se mnogim astronomom zdi malo verjetna, saj bi bili plinski velikani, ki nastajajo blizu svojih zvezd, izpostavljeni ekstremni vročini in občasnim zvezdnim izbruhom. Sčasoma bi se plinasti material teh planetov uparil ali razpihnil, morda še preden bi se sploh oblikovali. V zvezi s tem se zdita druga in tretja teorija bolj verjetni, saj si privoščita, da se plinski velikani tvorijo v hladnejšem območju sistema.

Ta regija obstaja izven meja v sistemu, kjer je znano, da hlapni elementi (kot so voda, ogljikov dioksid, metan, amoniak itd.) zamrznejo – aka. the Frost Line ali Snežna črta. Glede na to, da so plinski velikani pretežno sestavljeni iz vodika, helija in hlapnih elementov (čeprav se domneva, da vsebujejo trdna jedra), se zdi ta teorija bolj logična.

Kot smo že omenili, sta čas in mehanizem za te migracije tam, kjer se druga in tretja teorija razlikujeta. Prvi trdi, da se vroči Jupitri začnejo seliti zgodaj v zgodovini sistema, ko bi bili še vedno obkroženi s plinom in prahom protoplanetarnega diska. V tem scenariju gravitacija diska sodeluje z maso planeta, s čimer prekine orbito planeta in povzroči, da se seli navznoter.

Umetnikov vtis o vesoljskem teleskopu Spitzer.Zasluge: NASA/JPL

Zadnja hipoteza trdi, da se vroči Jupitri selijo pozneje, ko so se oblikovali drugi planeti v sistemu, in da je njihova gravitacija tista, ki poganja proces selitve. Tu pride v poštev odkritje HIP 67522 b, saj je v primerjavi z drugimi vročimi Jupitri tako mlad. Pri starosti manj kot 17 milijonov let – manj kot 2 % starejše od svojih vrstnikov – HIP 67522 b že kroži zelo blizu svoje zvezde.

Skratka, to odkritje je vzbujalo dvom v teorijo, da plinski velikani migrirajo, preden je njihova zgodovina nastanka končana. Še več, zvezdni sistem HIP 67522 ne kaže nobenih dokazov, da bi imel protoplanetarni obroč. Vendar astronom ne more biti prepričan, ali je ta mlad vroč Jupiter izjemen ali tipičen primer, ko gre za plinske velikane.

Čeprav ni bil vključen v študijo, Yasuhiro Hasegawa, astrofizik, specializiran za tvorbo planetov v Nasinem laboratoriju za reaktivni pogon, izraženo nekaj misli o njegovih posledicah:

»Znanstveniki bi radi vedeli, ali obstaja prevladujoč mehanizem, ki tvori najbolj vroče Jupitre. V skupnosti trenutno ni jasnega soglasja o tem, katera hipoteza o tvorbi je najpomembnejša za reprodukcijo populacije, ki smo jo opazili. Odkritje tega mladega vročega Jupitra je vznemirljivo, a je le namig na odgovor. Za rešitev skrivnosti bomo potrebovali več.'

To odkritje tudi kaže, kakoSpitzer, tudi v pokoju, nam še vedno zagotavlja dragocena znanstvena odkritja. Naslednje leto, Vesoljski teleskop James Webb (JWST) bo v vesolje, ki bo služil kot naslednikSpitzer(med drugimi vesoljskimi teleskopi). Upajmo, da bo tudi to razkrilo nove in vznemirljive stvari, ki izpodbijajo naše predstave o vesolju!

Nadaljnje branje: NASA , The Astronomical Journal