Maar zullen deze extreem nauwe banen resulteren in orbitaal verval voor UHJ's en uiteindelijk tot de dood van hun ster, of kunnen sommige op de lange termijn zonder zorgen in een baan rond blijven draaien? Dit is wat een recente studie op de arXiv heeft gepost preprint-server en geaccepteerd voor het Planetary Science Journal hoopt aan te pakken.

Het team van internationale onderzoekers heeft het mogelijke orbitale verval van verschillende UHJ's onderzocht, wat het potentieel heeft om astronomen niet alleen te helpen UHJ's beter te begrijpen, maar ook de vorming en evolutie van exoplaneten in het algemeen.

Hier bespreken we dit onderzoek met de hoofdauteur van het onderzoek, dr. Elisabeth Adams, een senior wetenschapper bij het Planetary Science Institute, over de motivatie achter het onderzoek, significante resultaten, vervolgstudies en het belang van het bestuderen van orbitaal verval voor UHJ's en UHJ's in het algemeen.

Wat was de motivatie achter dit onderzoek met betrekking tot het orbitale verval van UHJ's?

"Sinds de eerste exoplaneet, 51 Peg b oftewel Dimidium, werd aangekondigd in een vierdaagse baan om de aarde, maken wetenschappers zich grote zorgen over de stabiliteit van deze gigantische planeten op de lange termijn", vertelt Dr. Adams aan Universe Today.

‘We weten al een tijdje dat objecten ter grootte van Jupiter niet kunnen bestaan ​​met banen korter dan ongeveer 19 uur (dat is de Roche-limiet), maar zelfs gigantische planeten met banen van een paar dagen zijn op de lange termijn instabiel omdat de getijdenkrachten zullen er onverbiddelijk voor zorgen dat hun banen vervallen. De grote onbekende is wat ‘lange termijn’ betekent:zal de planeet vergaan terwijl de ster nog op de hoofdreeks staat, of zal het proces zo lang duren dat de ster eerst sterft?”

Voor het onderzoek gebruikten de onderzoekers een combinatie van telescopen op de grond en in de ruimte om stellaire fotometrie en exoplaneetlichtcurve-analyses uit te voeren van 43 UHJ's met omlooptijden variërend van 0,67 dagen (TOI-2109 b) tot 3,03 dagen (TrES-1 b). ) met als doel de veranderingssnelheid van hun baanperiode vast te stellen (d.w.z. toenemende omlooptijd of afnemende omloopperiode [baanverval]), gemeten in milliseconden per jaar (ms/jr).

Deze studie bestond uit zowel eerder gemeten als nieuwe transitlichtcurvegegevens, waarbij het team enkele berekeningen uitvoerde om de veranderingssnelheid van de baanperiode voor elk van de 43 UHJ's te bepalen. Bovendien beschikt meer dan de helft van de 43 UHJ's voor deze studie over observatiegegevens van meer dan een decennium, waarvan één over meer dan 20 jaar aan gegevens (WASP-18 b op 32 jaar). Wat waren de belangrijkste resultaten van dit onderzoek?

Dr. Adams vertelt aan Universe Today:"Het interessante is niet alleen dat deze studie geen nieuwe gevallen van orbitaal verval heeft gevonden, maar ook dat we verschillende ordes van grootteverschillen beginnen te zien in hoe lang orbitaal verval duurt." P>

"De twee beste gevallen voor rottende planeten (WASP-12 b en Kepler-1658 b) vervallen met snelheden die> 10-1.000 keer sneller zijn dan de planeten waar we geen verval in vinden (bijv. WASP-18 b, WASP-19b en KELT-1b); die laatste planeten waren net zo snel aan het vergaan als WASP-12 b, dan zouden we het nu zeker hebben ontdekt."

Zoals opgemerkt heeft dit uitgebreide onderzoek geholpen bij het identificeren van nieuwe informatie over het orbitale verval van UHJ's, met name met betrekking tot het gebrek aan orbitaal verval voor de meeste van hen, wat betekent dat sommige banen potentieel stabiel kunnen zijn op de lange termijn, ondanks dat ze extreem dicht bij hun respectievelijke ouders draaien. sterren.

Bovendien hielp het eerdere metingen met betrekking tot het orbitale verval van bepaalde UHJ's in twijfel te trekken, wat astronomen zou kunnen helpen de vorming en evolutie van UHJ's in het hele universum beter te begrijpen. Welke vervolgstudies zijn momenteel in de maak of gepland, gezien de uitgebreidheid van het onderzoek?

Dr. Adams zegt:"We moeten gewoon blijven zoeken! Dit artikel is het eerste uit ons onderzoek en bestrijkt slechts ongeveer de helft van de bekende UHJ's, waarvan er steeds meer worden gevonden; van onze doelwitten is de helft daarvan zijn nog niet lang genoeg waargenomen, of met voldoende transits, om te zeggen of er zelfs maar zeer snel orbitaal verval plaatsvindt. Voor de anderen hebben we misschien nog een paar jaar, of misschien een paar decennia, nodig om het waar te nemen.

"Theoretici zijn ook hard aan het werk om uit te leggen hoe de leeftijd en structuur van de ster bijdragen aan de verschillende vervalsnelheden, hoewel de grote onzekerheid tussen theoretische modellen de reden is waarom ik het leuk vind om de vervalsnelheid empirisch te meten."

Het bestuderen van orbitaal verval is essentieel voor een beter begrip van zowel of als wanneer twee astronomische objecten met elkaar zullen botsen, waaronder een planeet en zijn satelliet (meestal een maan), een ster en een andere planeet of komeet die eromheen draait (resulterend in de verbranding van laatstgenoemde) , een ster en een andere ster (resulterend in zwaartekrachtsgolven of gammaflitsen) en eventuele astronomische objecten die om elkaar heen draaien (binair systeem).

Voor de aarde is het meten van orbitaal verval van cruciaal belang geweest om te leren wanneer kunstmatige satellieten in de atmosfeer van onze planeet zouden kunnen opbranden. Maar wat is met betrekking tot exoplaneten het belang van het bestuderen van orbitaal verval voor UHJ's, en zijn ze beperkt tot alleen UHJ's?

"Getijdenverval is het belangrijkst voor grote planeten", zegt Dr. Adams. ‘Gek ​​genoeg zijn er planeten ter grootte van de aarde gevonden in banen van slechts vier uur en toch wordt voorspeld dat ze gedurende vele miljarden jaren stabiel zullen blijven. (Ik heb eerder werk gepubliceerd over deze kleinere planeten met een ultrakorte periode.) De grotere de planeet en hoe dichter deze bij de ster is, hoe sterker de getijdeneffecten en hoe sneller de baan zal vervallen."

UHJ's worden onofficieel aangeduid als een subklasse van "hete" Jupiters. Net als deze studie zijn ook UHJ's uit het verleden onderzocht met behulp van een combinatie van telescopen op de grond en in de ruimte. Zoals opgemerkt door Dr. Adams, onderzocht deze studie ongeveer de helft van de bekende UHJ's, wat betekent dat er ongeveer 100 bekende UHJ's zijn die de kosmos bevolken.

Zoals ook opgemerkt, zijn de meeste UHJ's getijdengebonden met hun moederster verbonden, wat betekent dat één kant voortdurend naar de ster is gericht gedurende zijn hele baan, waarbij de hoge temperaturen overdag ervoor zorgen dat moleculen uit elkaar vallen en zich aan de nachtzijde opnieuw combineren. Deze kenmerken maken UHJ’s tot een van de meest intrigerende en mysterieuze astronomische objecten die bestudeerd kunnen worden. Maar wat is in het algemeen het belang van het bestuderen van UHJ's?

"Ultrahete Jupiters stellen ons in staat een fundamentele eigenschap van sterren te meten (de getijdenkwaliteitsfactor, die de vervalsnelheid bepaalt)", zegt Dr. Adams. “Door hun verleden en toekomst te modelleren, kunnen we onze theorieën over planeetvorming en migratie verfijnen. Sommigen van hen zouden ook hun atmosfeer kunnen verliezen, waar we naar kunnen zoeken.

‘Het zijn ook enkele van de makkelijkste planeten om waar te nemen, omdat ze groot en heet zijn en dicht bij hun ster staan, en uitstekende doelen zijn voor zowel uiterst nauwkeurige waarnemingen (bijvoorbeeld atmosferische studies met JWST) als outreach (het zijn uitstekende doelen voor geïnteresseerde amateurs. met fatsoenlijke telescopen)."

Deze studie komt op een moment dat NASA en andere ruimtevaartorganisaties over de hele wereld exoplaneten in een ongelooflijk tempo blijven ontdekken, waarbij NASA op het moment van schrijven het aantal bevestigde exoplaneten opsomt van 5.630. Van dat aantal zijn er 1.805 geclassificeerd als gasreuzen (ter grootte van Saturnus of Jupiter), waarbij talloze aantallen van deze werelden in slechts een paar dagen of minder rond hun moedersterren draaien.

Naarmate ons begrip van exoplaneten zich blijft uitbreiden, zal ook ons ​​begrip van UHJ's toenemen, inclusief hun vorming en evolutie, samen met de vorming en evolutie van hun moedersterren.

"Mijn motto voor het bestuderen van exoplaneten is het onverwachte verwachten", zegt Dr. Adams. "Zelfs na drie decennia van observaties blijven we planeten op onverwachte plaatsen ontdekken die vreemde dingen doen, en dan leren we veel over het universum door uit te zoeken wat ze doen en waarom. Het houdt je zeker scherp!"