Tiny glødelampe eksoplaneter kan være rester af gasgiganter • Alexey Levin • Videnskabsnyheder om "Elements" • Astronomi

Bittesmå red-hot exoplanets kan være rester af gasgiganter

a. De to planeter, der blev beregnet af Sharpin-holdet på én gang, kan have været gasgiganter og er faldet langt væk fra moderstjernen. b. Da stjernen havde udtømt sin brint og blev til en rød kæmpe, befandt begge planeter sig i atmosfæren og tabte helt deres gas og fastholdt kun solide stenkerner. c. Da den røde kæmpe af ukendte grunde droppede de ydre lag og blev til en subdwarf, stoppede begge planeter at miste kinetisk energi og stabiliserede sig i deres nuværende kredsløb. Billede fra Eliza M. R. Kemptons artikel natur

Astronomer fra universitetet i Toulouse har beregnet et par exoplaneter, hvoraf den ene har enhver chance for at blive den mindste åben til dato. Planeter, der kredser om den tidligere røde dværg i en afstand på kun 0,9 og 1,1 millioner kilometer, kan slet ikke have en atmosfære, hvilket betyder, at deres halvtreds halvkugle opvarmes til ca. 8-9000 grader (en og en halv gange varmere end solens overflade).

På tærsklen til jule- og nytårsferien præsenterede astronomerne meget behagelige overraskelser over for urbi et orbi. Den 20. december meddelte NASA på en specielt indkaldt pressekonference opdagelsen af ​​et meget usædvanligt planetarisk system, der blev opdaget ved hjælp af Kepler-rumteleskopet.Den består af to stenede jordplaneter og tre planeter af skalaen Neptunus. Disse planeter vender sig ikke langt fra hinanden i nærheden af ​​en gul dværg af soltype Kepler-20, 950 lysår væk fra os. Både jordlignende kroppe Kepler-20e og Kepler-20f, hvis radius er henholdsvis 0,87 og 1,03 af jordens radius, og masserne ikke overstiger to eller tre jordmasser, blev straks erklæret de mest miniatyr-extrasolære planeter, der hittil er opdaget. .

Denne post var dog kun en dag. Den 21. december rapporterede et internationalt team af astronomer, ledet af Stephane Charpinet fra Institut for Astrophysical and Planetary Studies ved University of Toulouse, i et nyere nummer af tidsskriftet natur for 2011 handler der stadig om et par exoplaneter, hvoraf den ene har enhver chance for at gøre krav på førstepladsen på listen over de mindste. Sandt nok blev de opdaget på en anden måde end planeterne i Kepler-20-systemet, hvilket resulterede i, at deres størrelser ikke blev målt, men kun estimeret ud fra modelberegninger.

Nyopdagede eksoplanets livsstil er meget mere tragisk end skæbnen for alle andre eksoplaneter, der er kendt for videnskaben – og det siger meget.For 18 millioner år siden kom de frem fra den brændende grav, hvor de helvede flammer fordampede deres gasskaller fuldstændigt, men de kunne ikke helt forbrænde kernen bestående af ildfaste sten.

Hvis læseren er fascineret nok, kan du gå i detaljer. Den nye opdagelse blev igen lavet med hjælp fra Kepler, som denne gang ikke fungerede i sin basale kapacitet. Det blev primært lanceret til søgning efter exoplaneter, som delvis formørker deres stjerner til jordbaserede observatører og dermed giver deres egen tilstedeværelse. Dette teleskop med en åbning på 95 centimeter er udstyret med et yderst følsomt fotometer på 48 og 2,2-megapixel halvlederfotosensitive arrays. Et fotometer overvåger stjernens oscillationer, hvilket tyder på, at en stjerne har en eller flere ikke-lysende satellitter. Den samme enhed kan dog også bruges til en detaljeret undersøgelse af variable stjerner, som også regelmæssigt ændrer deres lysstyrke. På grund af sin kosmiske "propiska" gør han det meget bedre end jordbaseret udstyr.

Kepler's unikke forskningspotentiale besluttede at anvende en international gruppe af astrobiologer, der blev dannet kort før lanceringen.Hun dannede Kespler Asteroseismic Science Consortium (KASC) Astro-Science Science Consortium med et center i Danmark ved Aarhus Universitet. Dens deltagere fik tid til at observere flere variable stjerner i vores galakse. Blandt dem var single star KIC 05807616 (også kendt som KPD 1943 + 4058), placeret ved krydset af konstellationerne Cygnus og Lyra i 3.900 lysår fra Solen. Forskere interesserede i sine spektra længe før lanceringen af ​​Kepler i marts 2009. Det tilhører familien af ​​hot subdwarfs af spektral klasse B (sdB stjerner) ligger på den ekstreme vandrette gren af ​​Hertzsprung-Russell diagrammet. Lysstyrken af ​​disse stjerner er tilvejebragt ved termonuklear forbrænding af helium, hvoraf de er næsten fuldstændigt sammensatte (brøkdelen af ​​hydrogen der ikke overstiger en procent).

Oftest er hot subdwarfs rester af røde giganter – ikke for tunge (ikke mere end to solmasser) hovedsekvensstjerner, der har udtømt brintbrændstof og har øget deres størrelse hundredvis af gange på grund af den interne ustabilitet. Typisk bevarer den røde kæmpe en sveltet hydrogenatmosfære i en til to milliard år, indtil dens centrale region krymper til temperaturer, der tillader termonukleær helium at brænde.Det kan dog nulstille hydrogenatmosfæren lige før heliumforbrændingen af ​​kernen, hvilket fører til fødslen af ​​en varm underdwarf. Årsagerne til en sådan udledning er endnu ikke helt klare, men mest sandsynligt lettet det af nærvær af en ledsagerstjerne, som tiltrækker gassen fra den ydre skal af den røde kæmpe og derved svækker gravitationsbindingerne, der forbinder det med kernen. Den eksponerede kerne fortsætter med at brænde helium indtil dens omdannelse til ilt og kulstof. Herefter stopper termonuklear brænding, da massen af ​​subdwarf er utilstrækkelig til at fortsætte termonukleær fusion. Han bliver en lavmasset hvid dværg, og derefter ændres det ikke.

Overfladetemperaturerne i klasse B-underværker ligger i området 20-40 tusind grader. De ændrer deres brilliance som følge af intense pulsationer forårsaget af, hvad der menes at være dybe akustiske vibrationer. Perioder med pulsationer spænder fra minutter til to til tre timer. Af denne grund er disse stjerner af stor interesse for astroseismologer.

En tidligere undersøgelse af KIC 05807616 viste, at denne stjerne blev en subdwarf for 18 millioner år siden, og at dens nuværende masse er næsten halvdelen af ​​solen med en radius på kun en femtedel af dens radius (så spørgsmålet om denne stjerne er 60 gange tættere end solen).Efterfølgende blev KIC 05807616 genstand for seks måneders observationer af Kepler og som sådan modtaget et nyt KOI 55-indeks (akronymet betyder Kepler Object of Interest). Som følge heraf blev mange lysstyrkeimpulser med perioder på mellem en halv time og to og en halv time og amplituder op til 0,15% af den gennemsnitlige lysstyrke af stjernen detekteret. Samtidig fandt Stefan Sharpine og hans kolleger to yderligere serier af ekstremt svage (med amplituder i størrelsesordenen tusindedele af procent) fluktuationer i stjerneskinne med perioder på 5,7625 timer og 8,2293 timer. Da teorien hævder, at ingen interne processer kan producere sådanne langvarige svingninger i lyset af en varm subdwarf, har forskere antydet, at den har to satellitter, der periodisk skjuler en ubetydelig del af dets stråling. Hvis sådanne satellitter eksisterer, skal de omgå en stjerne på ubetydelige små afstande – kun 0,9 og 1,1 millioner kilometer, hvilket er meget mindre end en hundrededel af en astronomisk enhed.

Pulseringer af lysstyrken af ​​stjernen KIC 05807616, som gjorde det muligt at opdage de påståede exoplaneter (to bindestreger over den svarte zone til venstre). Deres amplituder øges kunstigt 5 gange (× 5), så de er synlige på grafen. Billede fra artiklen under drøftelse Charpinet et al.inatur

Denne hypotese fører til meget vigtige konsekvenser. I de senere år har astronomer opdaget nogle gigantiske gasplaneter, der kredser om B-klassens underværker, men de er mere end en tiendedel af en astronomisk enhed fra deres stjerner. Kandidater til nye planeter KOI 55.01 og KOI 55.02 kan ikke kun være gasgiganter, men de kan slet ikke have nogen atmosfære, da ikke en enkelt kuvert vil overleve i nærheden af ​​en så varm stjerne. På grund af den samme nærhed er hver eneste planet tidevandsstyrker vendt til stjernen ved kun den ene side (ligesom månen er orienteret i forhold til Jorden). Det følger heraf, at deres dagtimme halvkugler opvarmes til ca. 8-9 tusind grader og derfor en og en halv gange varmere end overfladen af ​​Solen.

Hvor kom disse rødhårede monstre fra? Artikelforfattere i natur se dem som mulige rester af gasgiganter, når de cirkler omkring en normal hovedsekvensstjerne, som var forgængeren til den underdwarfiske KIC 05807616. Da hun blev en rød kæmpe, var begge planeter inde i hendes atmosfære, hvor de forblev i et ukendt antal år (i hvert fald nogle få titusinder).I løbet af denne tid mistede de helt deres gas, idet de kun beholdt de hårde stenarter eller snarere deres dele. De kom også meget tæt på kernen i det røde kæmpe på grund af tab af omdrejningstal som følge af deceleration i atmosfæren. Da denne kæmpe faldt de ydre lag og omdannet til en subdwarf, stoppede begge kroppe tabet kinetisk energi og stabiliserede sig i deres nuværende kredsløb. Der vil de forblive, når underværdien bliver en hvid dværg, og i trillioner år vil afkøle sig til omgivelserne. Det samme vil naturligvis ske med begge planeter.

Dette hypotetiske, men meget plausible scenario har en interessant fortsættelse. Som jeg allerede har nævnt, er sub-dwarf KIC 05807616 sandsynligvis ikke en del af det binære stjernesystem (i hvert fald vidner dataene fra alle teleskopiske observationer hidtil). Spørgsmålet opstår, hvad førte derpå til "vægttabet" af hans kæmpe forfader? Stefan Sharpine og hans medforfattere udelukker ikke, at i mangel af en ledsagerstjerne skal skylden placeres på planeterne selv. Det kan antages, at deres tyngdekraft så oprørede atmosfæren i den røde kæmpe, at den spredte sig i det ydre rum.Dette kunne kun ske, hvis planeterne oprindeligt var nær sin øvre grænse, da kun deres kvælning ville være tilstrækkeligt til at destabilisere det radikalt. Bekræftelsen af ​​denne hypotese ville være det første eksempel på planets indflydelse på udviklingen af ​​deres forældrestjerner, som hidtil kun er blevet diskuteret i teorien.

Som jeg allerede skrev, giver artiklen skøn over masse og størrelse på KOI 55.01 og KOI 55.02. For disse beregninger var forfatterne nødt til at tage visse antagelser om altafo (reflektivitet) af planetariske overflader, hulplanets hældningsvinkel i forhold til retningen til Jorden og graden af ​​varmeoverførsel fra dagtidens halvkugle til natperioden. Som følge heraf konkluderede de, at radiusen af ​​KOI 55.01 er 0.759 af jordens radius, og dens masse er lig med 0,440 af Jordens masse. KOI 55.02 er noget større: 0.867 Jordradius og 0.655 Jordmasse. Så KOI 55.01 kan faktisk være den letteste eksoplanet i dag.

Afslutningsvis skal vi bemærke en yderligere omstændighed. Artiklen diskuterer kort et alternativt scenario for fødslen af ​​klasse B subdwarfs, som ikke forbinder denne proces med udviklingen af ​​de røde giganter.Ifølge denne model kan de også forekomme i kollisionen af ​​to hvide dværge – kun ikke iltkulstof, men lettere, helium. I dette tilfælde kan en subdwarf i den indledende fase af dens eksistens få en tæt gasformet disk, der med tiden vil give anledning til en eller flere planeter. Sharpin og hans kolleger udelukker i princippet ikke en sådan mulighed, men tror dog, at nær en så varm stjerne over 18 millioner år næppe ville have haft tid til at danne planeter af jordtype.

Kilde: Stéphane Charpinet, G. Fontaine, P. Brassard, E. M. Green, V. Van Groote, S. K. Randal, R. Silvotti, A. S. Baran, R. H. Østensen, S. D. Kawaler, J. H. Telting. En rødgig stjerne | natur. V. 480, s. 496-499. 22. december 2011. Doi: 10.1038 / nature10631.

Se også:
Eliza M.R. Kempton. Planetary science: Planets ultimative skæbne // natur. V. 480. P. 460-461. 22. december 2011. Doi: 10.1038 / 480460a.

Alexey Levin


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: