Wetenschappers van het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) onderzochten het lot van de jonge ster V1298 Tau en zijn vier in een baan om de aarde draaiende exoplaneten. De resultaten laten zien dat deze pas geboren planeten worden geroosterd door de intense röntgenstraling van hun jonge zon, wat leidt tot de verdamping van de atmosferen van deze planeten. De binnenste planeten kunnen worden verdampt tot in hun rotsachtige kernen, zodat er geen sfeer meer is.

Jonge exoplaneten leven in een omgeving met veel inzet:hun zon produceert een grote hoeveelheid energetische röntgenstraling, typisch 1000 tot 10, 000 keer meer dan onze eigen zon. Deze röntgenstraling kan de atmosfeer van exoplaneten verwarmen en soms zelfs wegkoken. Hoeveel van de atmosfeer van een exoplaneet in de loop van de tijd verdampt, hangt af van de eigenschappen van de planeet - de massa, dichtheid, en hoe dicht het bij zijn ster is. Maar in hoeverre kan de ster invloed uitoefenen op wat er over miljarden jaren gebeurt? Dit is een vraag die astronomen van de AIP in hun nieuwste paper hebben gekozen.

Het recent ontdekte vierplanetenstelsel rond de jonge zon V1298 Tau is een perfect testbed voor deze vraag. De centrale ster is ongeveer even groot als onze zon. Echter, het is slechts ongeveer 25 miljoen jaar oud, die veel jonger is dan onze zon met zijn 4,6 miljard jaar. Het herbergt twee dicht bij elkaar draaiende kleinere planeten - ongeveer ter grootte van Neptunus - plus twee planeten ter grootte van Saturnus verder weg. "We hebben het röntgenspectrum van de ster waargenomen met de Chandra-ruimtetelescoop om een ​​idee te krijgen hoe sterk de planetaire atmosferen worden bestraald, " legt Katja Poppenhäger uit, de hoofdauteur van de studie. De wetenschappers bepaalden het mogelijke lot van de vier exoplaneten.

Naarmate het sterrenstelsel ouder wordt, de rotatie van de ster vertraagt. De rotatie is de driver voor het magnetisme en de röntgenstraling van de ster, dus langzamere rotatie gaat hand in hand met zwakkere röntgenstraling. "De verdamping van de exoplaneten hangt af van of de ster snel of langzaam naar beneden draait in de komende miljard jaar - hoe sneller de spin-down, hoe minder sfeer er verloren gaat, " zegt promovendus en co-auteur Laura Ketzer, die een openbaar beschikbare code heeft ontwikkeld om te berekenen hoe de planeten in de loop van de tijd evolueren.

De berekeningen laten zien dat de twee binnenste planeten van het systeem hun gasatmosfeer volledig kunnen verliezen en rotsachtige kernen kunnen worden als de ster langzaam draait, terwijl de buitenste planeet een gasreus zal blijven. "Voor de derde planeet, het hangt er echt van af hoe zwaar het is, die we nog niet weten. Het meten van de grootte van exoplaneten met de transittechniek werkt goed, maar het bepalen van planetaire massa's is veel uitdagender, " legt co-auteur Matthias Mallonn uit, die de doorgangseigenschappen van het systeem heeft bijgewerkt met behulp van waarnemingen met AIP's STELLA-telescoop op de grond.

"Röntgenwaarnemingen van sterren met planeten zijn een belangrijk puzzelstukje voor ons om te leren over de langetermijnevolutie van exoplanetaire atmosferen, " besluit Katja Poppenhäger. "Ik ben vooral enthousiast over de mogelijkheden die we de komende jaren krijgen door röntgenwaarnemingen met eROSITA." die mede door de AIP is ontwikkeld, doet waarnemingen van de hele hemel en zal röntgeneigenschappen opleveren voor honderden exoplaneetgaststerren.