Год на этой горячей планете-гиганте длится всего 16 часов | новости Массачусетского технологического института

Поиски планет за пределами нашей Солнечной системы привели к открытию более 4000 далеких миров, вращающихся вокруг звезд в тысячах световых лет от Земли. Эти внесолнечные планеты представляют собой настоящий зоопарк, от сверхкаменистой Земли и миниатюрных Нептунов до гигантских газовых гигантов.

Среди самых запутанных планет, обнаруженных до сих пор, — «горячий Юпитер» — огромные газовые шары размером с нашу собственную планету Юпитер, но вращающиеся вокруг своих звезд менее чем за 10 дней, в отличие от бурной 12-летней орбиты Юпитера. На сегодняшний день учеными обнаружено около 400 горячих юпитеров. Но то, как именно появились эти тяжелые вихри, остается одной из самых больших неразгаданных тайн в планетарной науке.

Теперь астрономы обнаружили один из самых горячих юпитеров — газовый гигант с массой примерно в пять раз больше массы Юпитера и стартующий вокруг своей звезды всего за 16 часов. Орбита планеты является самой короткой из всех известных на сегодняшний день газовых гигантов.

Из-за чрезвычайно узкой орбиты и близости к своей звезде дневная сторона планеты оценивается примерно в 3500 К, или примерно 6000 градусов по Фаренгейту — столько же, сколько теплота маленькой звезды. Это делает планету TOI-2109b второй самой горячей планетой, обнаруженной на сегодняшний день.

Судя по его свойствам, астрономы полагают, что TOI-2109b находится в процессе «орбитального распада» или восхождения к своей звезде, подобно ливневой воде, циркулирующей в канализации. Ожидается, что его чрезвычайно короткая орбита будет вращать планету по спирали к своей звезде быстрее, чем у других горячих юпитеров.

Открытие, первоначально сделанное спутником NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), миссией, возглавляемой Массачусетским технологическим институтом, предоставляет астрономам уникальную возможность изучить, как планеты ведут себя, когда их притягивает и поглощает их звезда.

«В течение года или двух, если нам повезет, мы сможем выяснить, как планета движется вблизи своей звезды», — говорит Ян Вонг, ведущий автор открытия, который во время исследования был научным сотрудником Массачусетского технологического института. , космос НАСА. “В нашей жизни мы никогда не увидим, как планета падает на свою звезду. Но дайте ей еще 10 миллионов лет, и этой планеты может не быть”.

Об открытии сообщили сегодня в Астрономический журнал Это результат большой совместной работы членов научной группы TESS в Массачусетском технологическом институте и исследователей со всего мира.

Пересечение пути

13 мая 2020 года спутник НАСА TESS начал наблюдения за TOI-2109, звездой, расположенной в южной части созвездия Геркулеса, примерно в 855 световых годах от Земли. Звезда была идентифицирована миссией как «Объект интереса TESS» 2109 из-за возможности того, что на ней может находиться планета, вращающаяся вокруг нее.

В течение почти месяца космический корабль собирал измерения света звезды, которые научная группа TESS затем анализировала на наличие транзитов — периодических провалов в звездном свете, которые могут указывать на то, что планета проходит перед ним и ненадолго блокирует небольшую часть звездного неба. свет звезды. Данные TESS подтвердили, что звезда действительно принимает что-то, что происходит примерно каждые 16 часов.

Команда проинформировала более широкое астрономическое сообщество, и вскоре после этого в течение следующего года несколько наземных телескопов внимательно наблюдали за звездой в различных диапазонах частот. Эти наблюдения, наряду с первоначальным открытием TESS, подтвердили, что проходящий объект является вращающейся планетой, которая получила обозначение TOI-2109b.

Все согласовывалось с тем, что это планета, и мы поняли, что у нас есть что-то очень интересное и относительно редкое», — говорит соавтор исследования Ави Шпорер, научный сотрудник Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института.

день и ночь

Анализируя измерения в различных оптических и инфракрасных длинах волн, команда определила, что TOI-2109b в пять раз больше Юпитера, примерно на 35 процентов больше и находится очень близко к своей звезде на расстоянии около 1,5 миллиона миль. Для сравнения, Меркурий находится примерно в 36 миллионах миль от Солнца.

Звезда планеты примерно на 50% больше и массивнее нашего Солнца. Исходя из наблюдаемых свойств системы, исследователи подсчитали, что TOI-2109b вращается по спирали к своей звезде со скоростью от 10 до 750 миллисекунд в год — быстрее, чем любой из наблюдаемых до сих пор горячих юпитеров.

Учитывая размеры планеты и ее близость к своей звезде, исследователи определили TOI-2109b как сверхбыстрый Юпитер с самой короткой орбитой среди всех известных газовых гигантов. Как и большинство горячих Юпитеров, планета постепенно замыкается и имеет вечный аспект дня и ночи, подобно Луне по отношению к Земле. Благодаря месячным наблюдениям TESS команда смогла наблюдать за изменением яркости планеты по мере ее вращения вокруг своей оси. Наблюдая за планетой, проходящей за своей звездой (известной как вторичное затмение) как в оптическом, так и в инфракрасном диапазоне, исследователи подсчитали, что дневная сторона достигает температуры более 3500 К.

«В то же время яркость ночной стороны планеты меньше, чем чувствительность данных TESS, что вызывает вопросы о том, что там происходит на самом деле», — говорит Спорер. «Температура там слишком низкая, или планета каким-то образом поглощает дневное тепло и передает его на ночную сторону? Мы только начинаем пытаться ответить на этот вопрос этим сверхбыстрым покупателям».

Исследователи надеются в ближайшем будущем наблюдать за TOI-2109b с помощью более мощных инструментов, включая космический телескоп Хаббла и космический телескоп Джеймса Уэбба, который скоро будет запущен. Более подробные наблюдения могут пролить свет на условия, в которых находятся горячие юпитеры, когда они падают на свою звезду.

«Сверхбыстрые Юпитеры, такие как TOI-2109b, представляют собой самый экстремальный подкласс экзопланет», — говорит Вонг. «Мы только начинаем понимать некоторые уникальные физические и химические процессы, происходящие в атмосфере — процессы, не имеющие аналогов в нашей Солнечной системе».

Будущие наблюдения за TOI-2109b также могут дать ключ к пониманию того, как вообще возникли такие удивительные системы. «С самого начала изучения экзопланет горячие юпитеры рассматривались как экзотические сферы», — говорит Спорер. «Как массивная и массивная планета, такая как Юпитер, достигает орбиты длиной не более нескольких дней? У нас нет ничего подобного в нашей Солнечной системе, и мы рассматриваем это как возможность изучить ее и помочь объяснить ее существование. .”

Это исследование было частично поддержано НАСА.

Leave a Comment