Сверхгорячие Юпитеры (UHJ) — одни из самых интересных астрономических объектов в космосе. Их орбитальный период составляет менее 3 дней, а дневная температура превышает 1930 градусов по Цельсию (3500 градусов по Фаренгейту), поскольку большинство из них связаны приливно-отливными явлениями. родительские звезды. Но приведут ли эти чрезвычайно близкие орбиты к распаду орбит UHJ, в конечном итоге обрекая их на поглощение своей звездой, или какая-то орбита в долгосрочной перспективе может оставаться без беспокойства? Это то, что недавнее исследование признало Планетарный научный журнал надеется, что группа международных исследователей исследовала потенциальные орбитальные распады нескольких UHJ, что может не только помочь астрономам лучше понять UHJ, но также формирование и эволюцию экзопланет в целом.
Здесь мы обсуждаем это исследование с ведущим автором исследования, доктором Элизабет Адамс, старшим научным сотрудником Института планетарных наук, относительно мотивации исследования, значительных результатов, последующих исследований и важности изучения орбитального распада для UHJ и UHJ в целом. Итак, какова была мотивация этого исследования орбитального распада UHJ?
«С тех пор, как было объявлено о выходе первой экзопланеты, 51 Peg b, также известной как Димидиум, на 4-дневную орбиту, ученые были глубоко обеспокоены долгосрочной стабильностью этих планет-гигантов», — говорит доктор Адамс. Вселенная сегодня. «Некоторое время мы знали, что объекты размером с Юпитер не могут существовать на орбитах короче 19 часов (это предел Роша), но даже планеты-гиганты с орбитами в несколько дней нестабильны в долгосрочной перспективе, потому что приливные силы неумолимо приведут к разрушению их орбит. Большое неизвестное заключается в том, что означает слово «долгосрочный»: распадется ли планета, пока звезда все еще находится на главной последовательности, или этот процесс займет так много времени, что звезда умрет первой?»
Для исследования исследователи использовали комбинацию наземных и космических телескопов для проведения звездной фотометрии и анализа кривых блеска экзопланет 43 UHJ с орбитальными периодами от 0,67 дней (TOI-2109 b) до 3,03 дней (TrES-1 b). ) с целью определения скорости изменения их орбитального периода (т. е. увеличения или уменьшения орбитального периода (орбитальный распад)) и измеряется в миллисекундах в год (мс/год). Это исследование состояло как из ранее измеренных, так и из новых данных транзитной кривой блеска, при этом команда выполнила некоторые расчеты, чтобы определить скорость изменения орбитального периода для каждого из 43 UHJ. Кроме того, более половины из 43 UHJ, участвовавших в этом исследовании, имеют данные наблюдений за более чем десятилетие, причем один из них превышает 20 лет (WASP-18 b за 32 года). Итак, каковы же наиболее значимые результаты этого исследования?
Доктор Адамс рассказывает Вселенная сегодня«Интересно не только то, что это исследование не обнаружило никаких новых случаев орбитального распада, но и то, что мы начинаем видеть разницу на несколько порядков в том, сколько времени занимает орбитальный распад. Два лучших случая распада планет (WASP-12 b и Kepler-1658 b) распадаются со скоростью, которая в 10–1000 раз быстрее, чем у планет, распад которых мы не обнаруживаем (например, WASP-18 b, WASP -19b и КЕЛТ-1b); если бы эти последние планеты распадались так же быстро, как WASP-12 b, мы бы уже наверняка обнаружили это».
Как уже отмечалось, это комплексное исследование помогло выявить новую информацию об орбитальном распаде UHJ, в частности, касающуюся отсутствия орбитального распада у большинства из них, а это означает, что некоторые орбиты потенциально могут быть стабильными в долгосрочной перспективе, несмотря на то, что они вращаются очень близко к их соответствующему родителю. звезды. Кроме того, это помогло оспорить предыдущие измерения, касающиеся орбитального распада некоторых UHJ, что могло бы помочь астрономам лучше понять формирование и эволюцию UHJ во Вселенной. Поэтому, учитывая полноту исследования, какие последующие исследования в настоящее время проводятся или планируются?
Доктор Адамс рассказывает Вселенная сегодня, «Нам просто придется продолжать поиски! Эта статья является первой в нашем обзоре и охватывает только около половины известных UHJ, многие из которых продолжают обнаруживаться; среди наших целей половина из них не наблюдалась достаточно долго или с достаточным количеством транзитов, чтобы можно было сказать, происходит ли хотя бы очень быстрый распад орбиты. Что касается других, нам, возможно, понадобится еще несколько лет или, может быть, несколько десятилетий, чтобы наблюдать это. Теоретики также усердно работают над объяснением того, как возраст и структура звезды влияют на разные скорости распада, хотя высокая неопределенность между теоретическими моделями — вот почему мне нравится иметь возможность эмпирически измерить скорость распада».
Изучение орбитального распада важно для лучшего понимания того, когда и когда два астрономических объекта столкнутся друг с другом, включая планету и ее спутник (чаще всего луну), звезду и другую планету или комету, вращающуюся вокруг нее (что приведет к сгоранию последней). , звезда и другая звезда (в результате возникают гравитационные волны или гамма-всплески), а также любые астрономические объекты, вращающиеся вокруг друг друга (двойная система). Для Земли измерение орбитального распада имело жизненно важное значение для изучения того, когда искусственные спутники могут сгореть в атмосфере нашей планеты. Но что касается экзопланет, какова важность изучения орбитального распада UHJ, и ограничиваются ли они только UHJ?
«Приливный распад наиболее важен для больших планет», — говорит доктор Адамс. Вселенная сегодня. «Как ни странно, планеты размером с Землю были обнаружены на орбитах всего за 4 часа, но, по прогнозам, они будут приливно-стабильными в течение многих миллиардов лет. (Ранее я публиковал работу об этих меньших планетах со сверхкоротким периодом существования.) Чем больше планета и чем ближе она к звезде, тем сильнее приливные эффекты и тем быстрее будет распадаться орбита».
UHJ неофициально относят к подклассу «горячих» Юпитеров. Как и это исследование, предыдущие UHJ также изучались с использованием комбинации наземных и космических телескопов. Как отметил доктор Адамс, в этом исследовании было изучено примерно половина известных UHJ, а это означает, что в космосе обитает около 100 известных UHJ. Как также отмечалось, большинство UHJ приливно привязаны к своей родительской звезде, а это означает, что одна сторона постоянно обращена к звезде на протяжении всей ее орбиты, а палящие дневные температуры заставляют молекулы распадаться на части и рекомбинировать на ночной стороне. Эти характеристики делают UHJ одними из самых интригующих и загадочных астрономических объектов, подлежащих изучению. Но какова вообще важность изучения UHJ?
«Сверхгорячие Юпитеры позволяют нам измерить фундаментальное свойство звезд (коэффициент качества приливов, который определяет скорость распада)», — говорит доктор Адамс. Вселенная сегодня. «Моделирование их прошлого и будущего позволяет нам уточнить наши теории формирования и миграции планет. Некоторые из них также могут терять свою атмосферу, и мы можем это поискать. Это также одни из самых простых для наблюдения планет, поскольку они большие, горячие, расположены близко к своей звезде и являются отличными целями как для высокоточных наблюдений (например, исследований атмосферы с помощью JWST), так и для научных исследований (они являются отличными объектами для заинтересованных любителей, изучающих приличные телескопы)».
Это исследование проводится на фоне того, что НАСА и другие космические агентства по всему миру продолжают открывать экзопланеты с невероятной скоростью: НАСА сообщает, что на момент написания этой статьи число подтвержденных экзопланет составило 5630. Из этого числа 1805 классифицируются как газовые гиганты (размером с Сатурн или Юпитер), причем бесчисленное количество этих миров вращается вокруг своих родительских звезд всего за несколько дней или меньше. По мере того как наше понимание экзопланет продолжает расширяться, будет расширяться и наше понимание UHJ, включая их формирование и эволюцию, а также формирование и эволюцию их родительских звезд.
«Мой девиз при изучении экзопланет — ожидать неожиданного», — говорит доктор Адамс. Вселенная сегодня. «Даже после трех десятилетий наблюдений мы продолжаем находить планеты в неожиданных местах, совершающие странные вещи, а затем узнаем много нового о Вселенной, выяснив, что они делают и почему. Определенно держит вас в напряжении!»
Какие новые открытия сделают исследователи в отношении ультрагорячих Юпитеров в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
