Situato a 163 anni luce dalla Terra, è un gigantesco esopianeta gassoso come Giove Designato WASP-69b Offre agli astrofisici una finestra sui processi dinamici che modellano la formazione dei pianeti nella nostra galassia. La stella in orbita si riscalda e priva il pianeta della sua atmosfera, e i gas che fuoriescono dalla stella formano una grande coda simile a una cometa, lunga almeno 350.000 miglia.
Sono un astrofisico. Il mio gruppo di ricerca Ha pubblicato un articolo NO Giornale astrofisico Descrive come e perché si è formata la coda di WASP-69b e cosa potrebbe aiutare a spiegare quali altri tipi di pianeti gli astronomi sono tentati di scoprire al di fuori del nostro sistema solare.
L’universo è pieno di esopianeti
Quando guardi il cielo notturno, le stelle che vedi sono soli, con mondi lontani, Conosciuti come pianeti extrasolari, ruotano attorno a loro. Negli ultimi 30 anni, gli astronomi hanno scoperto… Più di 5.600 pianeti extrasolari Nella nostra Via Lattea.
Non è facile individuare un pianeta distante anni luce. I pianeti non sono nulla in confronto alle stelle attorno alle quali orbitano, sia per dimensioni che per luminosità. Ma nonostante queste limitazioni, i cacciatori di esopianeti ne hanno scoperto una sorprendente varietà, provenienti da mondi piccoli e rocciosi Leggermente più grande della luna Giganti gassosi così massicci da essere soprannominati “Super Giove“.
Tuttavia, gli esopianeti Più comune Ciò che gli astronomi hanno scoperto è più grande della Terra, più piccolo di Nettuno e ruota attorno alle sue stelle più vicino di quanto Mercurio orbita attorno al nostro sole.
Questi pianeti più comuni tendono a rientrare in uno dei due gruppi distinti: super-Terre e pianeti sub-nettuniani. Super Terra Il loro raggio è fino al 50% più grande di quello della Terra, mentre i pianeti subnettuniani di solito hanno raggi da due a quattro volte più grandi del raggio terrestre.
I pianeti para-nettuniani, o pianeti simili a Nettuno, sono molto simili alle super-Terre, ma con atmosfere spesse. NASA-JPL/Caltech
Tra queste due gamme di dimensioni esiste un divario noto come… “distanza del raggio”“, in cui i ricercatori trovano raramente pianeti. Pianeti delle dimensioni di Nettuno che completano le loro orbite attorno alle loro stelle in meno di quattro giorni Estremamente raro. I ricercatori chiamano questo divario “il deserto caldo di Nettuno”.
Alcuni processi astrofisici fondamentali devono impedire la formazione o la sopravvivenza di questi pianeti.
Formazione planetaria
Quando si forma una stella, è circondata da un grande disco di polvere e gas. In questo disco si possono formare i pianeti. Man mano che i planetesimi aumentano di massa, possono accumulare grandi atmosfere. Tuttavia, man mano che la stella matura, inizia a emettere grandi quantità di energia sotto forma di radiazioni ultraviolette e raggi X. Questa radiazione stellare può “cuocere” e rimuovere l’atmosfera che i pianeti hanno accumulato in un processo chiamato Fotoevaporazione.
Tuttavia, alcuni pianeti resistono a questo processo. I pianeti più massicci hanno una gravità più forte, che li aiuta a mantenere la loro atmosfera originale. Inoltre, i pianeti esistenti lontano Le loro stelle non sono esposte a tanta radiazione e quindi le loro atmosfere subiscono meno erosione.
Quindi forse gran parte delle super-Terre sono in realtà i nuclei rocciosi di pianeti le cui atmosfere sono state completamente rimosse, mentre i pianeti subnettuniani erano abbastanza massicci da conservare le loro atmosfere gonfiate.
Per quanto riguarda il caldo deserto di Nettuno, la maggior parte dei pianeti delle dimensioni di Nettuno semplicemente non hanno massa sufficiente per resistere alla forza di strappare via completamente la loro stella se orbitano troppo vicino ad essa. In altre parole, un sub-Nettuno che orbita attorno alla sua stella in quattro giorni o meno perderebbe rapidamente la sua intera atmosfera. Quando osservavamo l’atmosfera spesso mancava e ciò che restava era un nucleo roccioso: una super-Terra.
Per mettere alla prova questa teoria, gruppi di ricerca come il mio hanno raccolto prove osservative.
WASP-69b: Un laboratorio unico
Entra in WASP-69b, un laboratorio esclusivo per lo studio della fotoevaporazione. Il nome “WASP-69b” deriva dal modo in cui è stato scoperto l’esopianeta. Orbita attorno alla stella n. 69 con il pianeta B trovato nell’indagine astronomica Ricerca grandangolare del pianeta.
Sebbene sia 10% più grande Rispetto al raggio di Giove, WASP-69b è in realtà più vicino in massa al pianeta molto più leggero Saturno: non è molto denso e la sua massa è solo circa il 30% di quella di Giove. In effetti, questo pianeta è quasi Stessa densità Da un pezzo di sughero.
Questa bassa densità è causata da Orbita estremamente chiusa con una durata di 3,8 giorni Della tua stella. Poiché è così vicino, il pianeta riceve un’enorme quantità di radiazioni, che ne provocano il riscaldamento. Quando il gas viene riscaldato, si espande. Quando il gas si espande abbastanza, inizia a sfuggire permanentemente alla gravità del pianeta.
Quando abbiamo osservato questo pianeta, io e i miei colleghi abbiamo scoperto che il gas elio fuoriusciva rapidamente da WASP-69b – ca. 200mila tonnellate al secondo. Ciò equivale alla massa della Terra persa ogni miliardo di anni.
Nel corso della vita della stella, il pianeta finirà per perdere una massa atmosferica totale equivalente a… Quasi 15 volte Massa terrestre. Potrebbe sembrare molto, ma WASP-69b ha circa 90 volte la massa della Terra, quindi anche a questa velocità estrema perderà solo una piccola frazione della quantità totale di gas di cui è composto.
Coda simile a una cometa
Forse la cosa più impressionante è stata la scoperta della coda di elio di WASP-69b, che il mio team ha scoperto ad almeno 560.000 chilometri dietro il pianeta. Potenti venti stellari – un flusso continuo di particelle cariche provenienti dalle stelle – scolpiscono le loro code in questo modo. Questi flussi di particelle colpiscono l’atmosfera in fuga e la formano in una coda. Sembra una cometa Dietro il pianeta.
L’atmosfera che perde di WASP-69b.
Il nostro studio è in realtà il primo a suggerire che la coda di WASP-69b fosse così grande. Precedenti osservazioni di questo sistema indicano che il pianeta aveva Solo un’umile coda O se stesso Senza coda.
Questa differenza è probabilmente dovuta a due fattori principali. Innanzitutto, ciascun gruppo di ricerca ha utilizzato strumenti diversi per condurre le proprie osservazioni, il che può portare a diversi livelli di scoperta. Oppure potrebbe esserci una reale volatilità nel sistema.
Una stella come il nostro Sole ha un ciclo di attività magnetica chiamato “ciclo solare”. Il ciclo del sole dura 11 anni. Durante gli anni di massima attività, il Sole presenta più brillamenti, macchie solari e cambiamenti nel vento solare.
A complicare ulteriormente le cose, ogni ciclo è unico… Non esistono due cicli solari uguali. Gli scienziati che studiano il Sole stanno ancora cercando di capire e prevedere meglio La nostra attività principale. Altre stelle hanno i propri cicli magnetici, ma gli scienziati non hanno ancora dati sufficienti per capirli.
Pertanto, la variabilità osservata in WASP-69b potrebbe essere dovuta al fatto che ogni volta che viene osservata, la stella ospite si comporta in modo diverso. Gli astronomi dovranno continuare a osservare di più questo pianeta in futuro per avere un’idea migliore di cosa sta succedendo esattamente.
Il nostro sguardo diretto alla perdita di massa di WASP-69b dice ai ricercatori di esopianeti, come me, di più su come funziona l’evoluzione planetaria. Ci fornisce prove in tempo reale della fuga atmosferica e supporta la teoria secondo cui il caldo Nettuno e i pianeti nel raggio divario sono difficili da trovare perché semplicemente non hanno massa sufficiente per trattenere la loro atmosfera. E quando lo perdono, tutto ciò che resta da osservare è il nucleo super-roccioso della Terra.
EHI Studio WASP-69b Evidenzia il delicato equilibrio tra la composizione di un pianeta e il suo ambiente stellare, modellando il diverso paesaggio planetario che osserviamo oggi. Mentre gli astronomi continuano a esplorare questi mondi lontani, ogni scoperta ci avvicina alla comprensione del complesso tessuto che costituisce il nostro universo.
* Dakota TylerDottorato di ricerca I Astrofisica, n/a Università della California, Los Angeles
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