Могут ли приливные силы заставить поверхность экзопланеты излучать тепло? Это то, что недавнее исследование показало Астрономический журнал надеется решить эту проблему, поскольку группа международных исследователей использовала данные, собранные с помощью наземных инструментов, чтобы подтвердить существование второй экзопланеты, находящейся в экзопланетной системе, HD 104067, а также использовала миссию НАСА по исследованию транзитных экзопланет (TESS) для идентификации дополнительной Кандидат на экзопланету, а также. Что уникально в этом кандидате в экзопланеты, который вращается на самой внутренней орбите по сравнению с двумя другими, так это то, что приливные силы, проявляемые со стороны двух внешних экзопланет, потенциально вызывают излучение поверхности кандидатов, при этом температура ее поверхности достигает 2300 градусов по Цельсию (4200 градусов по Цельсию). по Фаренгейту), который исследователи называют «идеальным приливным штормом».
Здесь, Вселенная сегодня обсуждает это фантастическое исследование с доктором Стивеном Кейном, профессором планетарной астрофизики в Калифорнийском университете в Риверсайде и ведущим автором исследования, относительно мотивации исследования, значительных результатов, значимости аспектов «приливного шторма», последующих действий. исследования и влияние этой системы на изучение других экзопланетных систем. Итак, какова была мотивация этого исследования?
«Звезда (HD 104067), как известно, содержала гигантскую планету на 55-дневной орбите, и у меня долгая история одержимости известными системами», — говорит доктор Кейн. Вселенная сегодня. «Когда TESS обнаружил возможную транзитную планету размером с Землю на 2,2-дневной орбите (TOI-6713.01), я решил продолжить изучение системы. Мы собрали все данные спутника и обнаружили, что на 13-дневной орбите есть ДРУГАЯ планета (массы Урана). Итак, все началось с данных TESS, а затем система становилась все интереснее, чем больше мы ее изучали».
История экзопланетных исследований доктора Кейна охватывает множество архитектур солнечной системы, особенно тех, которые содержат весьма эксцентричные экзопланеты, но также включает в себя последующую работу после подтверждения наличия экзопланет в системе. Совсем недавно он был вторым автором исследования, в котором обсуждалась пересмотренная системная архитектура системы HD 134606, а также были обнаружены две новые Суперземли внутри этой системы.
Для этого последнего исследования доктор Кейн и его коллеги использовали данные наземных инструментов Высокоточного искателя планет с радиальной скоростью (HARPS) и Эшелле-спектрометра высокого разрешения (HIRES), а также вышеупомянутой миссии TESS, чтобы выяснить характеристики и параметры обоих родительская звезда HD 105067 и соответствующие экзопланеты, вращающиеся вокруг нее. Но, помимо открытия дополнительных экзопланет внутри системы, как упоминает доктор Кейн, каковы наиболее важные результаты этого исследования?
Доктор Кейн рассказывает Вселенная сегодня«Самым удивительным результатом нашей работы было то, что динамика системы заставляет в течение 2,2-дневного периода испытывать огромные приливные эффекты, подобные тем, которые испытала Ио. Однако в этом случае TOI-6713.01 испытывает в 10 миллионов раз больше приливной энергии, чем Ио, что приводит к температуре 2600К. [2,300 degrees Celsius (4,200 degrees Fahrenheit)] температура поверхности. Это означает, что планета буквально светится в оптических длинах волн».
Спутник Юпитера, Ио, является наиболее вулканически активным планетарным телом в Солнечной системе, которое образуется в результате приливного нагрева, вызванного огромной гравитацией Юпитера на слегка эксцентричной (вытянутой) орбите Ио, продолжающейся 1,77 дня. Это означает, что Ио приближается к Юпитеру в определенных точках и удаляется от Юпитера в других точках, заставляя Ио сжиматься и расширяться соответственно. За миллионы лет это постоянное трение внутри Ио привело к нагреву его ядра, в результате чего на поверхности Ио образовались сотни вулканов, а также отсутствовали видимые ударные кратеры. Как отмечает доктор Кейн, этот новый кандидат на экзопланету «испытывает в 10 миллионов раз больше приливной энергии, чем Ио», что может поднять дополнительные вопросы относительно его собственной вулканической активности или других геологических процессов. Итак, каково значение аспектов «приливного шторма» TOI-6713.01?
Доктор Кейн рассказывает Вселенная сегодня«Причина, по которой TOI-6713.01 испытывает такие сильные приливные силы, заключается в эксцентриситете двух внешних планет-гигантов, что также вынуждает TOI-6713.01 выходить на эксцентричную орбиту. Таким образом, я сказал, что планета попала в идеальный приливный шторм».
Система HD 104067 с двумя внешними гигантскими экзопланетами, превращающими самую внутреннюю часть TOI-6713.01 в «идеальный приливный шторм», слегка напоминает первые три галилеевых спутника Юпитера — Ио, Европу и Ганимед — в отношении их гравитационного воздействия друг на друга на всех орбитах. . Однако есть некоторые различия, поскольку огромная гравитация Юпитера является основной силой, вызывающей вулканическую активность Ио, а все три луны находятся в так называемом орбитальном резонансе, что означает, что орбиты соотносятся друг с другом. Например, на каждые четыре орбиты Ио приходится две орбиты Европы и одна орбита Ганимеда, что делает их орбитальный резонанс 4:2:1, в результате чего каждая луна оказывает регулярное гравитационное воздействие друг на друга. Следовательно, учитывая, что аспект приливного шторма на TOI-6713.01 вызван эксцентриситетом двух внешних гигантов, как это соотносится с отношениями между Ио, Европой и Ганимедом?
Доктор Кейн рассказал Universe Today: «Резонанс Лапласа галилеевых спутников создает особенно мощную конфигурацию, при которой регулярное выравнивание трех внутренних лун регулярно вынуждает Ио выходить на эксцентричную орбиту. Система HD 104067 не находится в резонансе, но все же способна создавать энергетическую конфигурацию благодаря тому, что планеты b и c настолько массивны, и поэтому представляет собой скорее эффект «грубой силы», вынуждающий внутреннюю транзитную планету выйти на эксцентричную орбиту. »
Как уже отмечалось, TOI-6713.01 был обнаружен с использованием метода лучевых скоростей, также известного как доплеровская спектроскопия. Это означает, что астрономы измеряли мельчайшие изменения в движении родительской звезды, когда она слегка притягивалась планетой во время ее обращения по орбите. Эти небольшие изменения заставляют родительскую звезду колебаться, когда два тела притягивают друг друга, и астрономы используют спектрограф, чтобы обнаружить изменения в этих колебаниях, когда звезда движется «ближе» и «дальше» от нас, чтобы найти экзопланеты. Этот метод оказался очень эффективным при поиске экзопланет, поскольку на сегодняшний день он составляет почти 20 процентов от общего числа подтвержденных экзопланет, и с помощью этого метода была обнаружена и первая экзопланета, вращающаяся вокруг такой звезды, как наша. Однако, несмотря на эффективность радиальной скорости, в исследовании отмечается, что TOI-6713.01 «еще не подтвержден», так какие же дополнительные наблюдения необходимы для подтверждения его существования?
Доктор Кейнс рассказывает Вселенная сегодня«Поскольку планета настолько мала, ее трудно обнаружить по данным лучевой скорости. Однако транзиты выглядят чистыми, и мы исключили звездное загрязнение. Дополнительные транзиты помогут, но на данный момент мы вполне уверены в существовании планеты».
Это исследование связано с тем, что общее количество экзопланетных систем составляет почти 4200, при этом число подтвержденных экзопланет превышает 5600, а также более 10 100 кандидатов в экзопланеты, ожидающих подтверждения. Было обнаружено, что архитектура этой системы сильно отличается от нашей Солнечной системы, которая состоит из планет земной группы (каменистых) ближе к Солнцу и газовых гигантов, вращающихся гораздо дальше. Примеры включают горячие юпитеры, которые вращаются в опасной близости от своей родительской звезды, некоторые из них всего за несколько дней, и другие системы, которые могут похвастаться семью экзопланетами размером с Землю, некоторые из которых вращаются в пределах обитаемой зоны. Итак, что эта уникальная архитектура солнечной системы может рассказать нам об экзопланетных системах в целом и какие другие экзопланетные системы ее отражают?
Доктор Кейн рассказывает Вселенная сегодня«Эта система является прекрасным примером экстремальных условий, в которых могут оказаться планеты. Было несколько случаев, когда планеты земной группы находились близко к своей звезде и нагревались энергией звезды, но очень мало случаев, когда приливная энергия плавя планету изнутри».
Потенциальное открытие экзопланеты, вращающейся в условиях «идеального приливного шторма», еще раз демонстрирует множество характеристик, которые проявляют экзопланеты и экзопланетные системы, контрастируя как с нашей собственной солнечной системой, так и с тем, что астрономы узнали о них до сих пор. В случае подтверждения TOI-6713.01 продолжит формировать наше понимание формирования и эволюции экзопланет и экзопланетных систем не только в нашей Галактике Млечный Путь, но и во всем космосе.
«Вселенная – удивительное место!» Доктор Кейн рассказывает Вселенная сегодня. «Самое интересное в этом конкретном проекте то, что все началось с «Хм… это может быть интересно», а затем превратилось в нечто гораздо более увлекательное, чем я мог себе представить! Просто показывает, никогда не упускайте шанс удовлетворить свое любопытство».
Как эта экзопланета с приливным штормом расскажет нам о других экзопланетах и экзопланетных системах в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
