В 2008 году астрономы, участвовавшие в исследовании SuperWASP, заметили WASP-12b, когда она проходила перед своей звездой. В то время она была частью нового класса экзопланет («Горячие Юпитеры»), открытого чуть более десяти лет назад. Однако последующие наблюдения показали, что WASP-12b был первым наблюдаемым горячим Юпитером, который вращался настолько близко к своей родительской звезде, что деформировался. Хотя для объяснения этих наблюдений было предложено несколько правдоподобных сценариев, широко распространенная теория состоит в том, что планета разрывается на части, медленно падая на свою звезду.
Основываясь на наблюдаемой скорости «приливного распада», астрономы подсчитали, что WASP-12b упадет на свою родительскую звезду примерно через десять миллионов лет. В недавнем исследовании астрономы проекта Asiago Search for Transit Time Variations of Exoplanets (TASTE) представили анализ, который объединяет новые спектральные данные обсерватории Ла Силья с неопубликованными кривыми блеска транзита за 12 лет и архивными данными. Их результаты согласуются с предыдущими наблюдениями, которые предполагают, что WASP-12b быстро подвергается приливному рассеянию и будет поглощена своей звездой.
Их результаты были опубликованы в статье под названием «ВКУС V. Новое наземное исследование распада орбиты ультрагорячего Юпитера WASP-12b», которая появилась 21 февраля в журнале. Астрономия и астрофизика. Эта статья является пятой в серии, опубликованной в рамках проекта TASTE, совместной работы астрономов и астрофизиков из Национального института астрофизики (INAF), Центра космических исследований и деятельности Университета Джузеппе Коломбо (CISAS) и нескольких итальянских ученых. университеты и обсерватории.
WASP-12b был одним из многих горячих юпитеров, открытых организацией Wide Angle Search for Planets (WASP), международным консорциумом, финансируемым и управляемым Уорикским университетом и Кильским университетом. По количеству открытий экзопланет WASP уступала только Кеплер миссии, а также полагался на метод транзита. Это состоит в наблюдении за звездами на предмет периодических спадов светимости, чтобы сделать вывод о наличии планет и ограничить их размер и периоды обращения. На основе наблюдений за его F-типом (желто-белым карликом) исследование WASP определило, что это газовый гигант в 1,465 раза массивнее Юпитера с орбитальным периодом 1,1 дня.
Пьетро Леонарди, аспирант в области космической науки и техники Университета Тренто, был ведущим автором статьи. Как он сообщил Universe Today по электронной почте, открытие Горячих Юпитеров (HJ) представляет собой крупный прорыв в исследованиях экзопланет:
«Первое открытие Майором и Келосом (1995) экзопланеты вокруг звезды солнечного типа полностью произвело революцию в том, как мы думали, что планеты должны и могут быть обнаружены на орбите звезды. Будучи людьми, мы часто склонны представлять себе новые концепции, близкие к тем, которые мы уже понимаем. Эта когнитивная предвзятость в равной степени применима и к учёным, которые, в конце концов, являются обычными людьми.
«До 1995 года широко предполагалось, что экзопланеты — планеты, вращающиеся вокруг звезд за пределами нашей солнечной системы — будут напоминать планеты в нашей собственной солнечной системе. Мы ожидали найти большие газообразные гиганты, такие как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, находящиеся на значительном расстоянии от своих звезд-хозяев, в то время как меньшие каменистые планеты, такие как Меркурий, Венера, Земля и Марс, будут занимать внутренние области».
Открытие массивного газового гиганта, вращающегося очень близко к своей звезде, разрушило эти ожидания и заставило астрономов пересмотреть свои теории формирования и эволюции планет. Например, ученые долгое время считали, что системы экзопланет, вероятно, напоминали Солнечную систему и что их планеты сформировались недалеко от того места, где они вращались. В этом сценарии каменистые планеты формируются ближе к своим солнцам, а газовые гиганты формируются во внешних пределах за «Линией Мороза» — границей, за которой летучие элементы (водород, углерод, азот и кислород) начинают замерзать.
«Это подчеркнуло тот факт, что наша Солнечная система не является типичной планетарной системой во Вселенной; скорее, это кажется исключением», — сказал Леонарди. Однако WASP-12b отличался от других HJ тем, что он был единственным, у которого, похоже, наблюдались изменения на своей орбите. Для этого было предложено несколько сценариев, включая возможность того, что он испытывает приливный распад (медленное падение на свою звезду). Как объяснил Леонарди:
«WASP-12b — очень экстремальная планета. Это действительно часть подкатегории «Сверхгорячие Юпитеры». Планета находится очень близко к своей родительской звезде, вращается вокруг нее всего за 1,09 дня и имеет температуру поверхности 2600 К. Из-за своей крайней близости к своей родительской звезде планета испытывает сильное гравитационное притяжение, которое лишает часть ее атмосферы тяжелых металлы, которые создают диск вокруг звезды. Когда впервые было обнаружено, что WASP-12b имеет изменяющуюся орбиту, другими объяснениями, которые были изучены, были эффект Рёмера и апсидальная прецессия».
В первом сценарии изменение времени объяснялось тем, что звезда находилась ближе к Земле в направлении луча зрения. В последнем это произошло за счет постепенного вращения орбиты планеты. Для своего исследования Леонарди и его коллеги представили новый анализ, основанный на 28 ранее неопубликованных кривых транзитного блеска, собранных Обсерваторией Азиаго в период с 2010 по 2022 год. Он был объединен со всеми доступными архивными данными и обновленными спектрами высокого разрешения, полученными с помощью Высокоточного телескопа. Инструмент Radial Velocity Planet Searcher-North (HARPS-N) на 3,6-метровом телескопе ESO в обсерватории Ла Силья.
Эти наблюдения позволили команде подтвердить, что орбита планеты разрушается и что звезда поглотит ее раньше, чем ожидалось – через 3 миллиона лет, а не через десять. Эти результаты фактически разрешили споры о своеобразной орбите этой планеты и открывают возможности для последующих исследований. Сказал Леонарди:
«Это исследование помогает нам приблизиться к пониманию редкого сценария орбитального приливного распада и дает нам идеальную лабораторию для изучения взаимодействий звезды и планеты. Систему еще предстоит раскрыть в различных аспектах, например, нам все еще нужно понять, как возможно такое быстрое приливное рассеивание. Согласно нашим теориям, наблюдаемая нами приливная диссипация не должна быть возможной у звезды, все еще находящейся на главной последовательности. Однако наши точные звездные параметры, полученные по спектрам HARPS@TNG, подтверждают, что звезда все еще находится в главной последовательности».
За последние тридцать лет область исследования экзопланет пережила огромный и ускоряющийся рост. Имея более 5000 подтвержденных экзопланет, доступных для изучения, эта область сейчас переходит от открытия к описанию. Чем больше мы узнаем о мирах за пределами нашей Солнечной системы, тем больше мы можем сделать вывод о природе планет в нашей Вселенной и о том, как они формируются и развиваются со временем. Когда-нибудь это может привести к новому пониманию природы самой жизни и условий, при которых она может возникнуть.
Дальнейшее чтение: arXiv
