Недавно открытые планеты будут «проглочены» своими звездами

Из тысяч внесолнечных планет, обнаруженных до сих пор, эти три газовых гиганта, впервые обнаруженные миссией НАСА TESS (спутник для исследования транзитных экзопланет), имеют одни из самых коротких периодов обращения вокруг субгигантов или гигантских звезд. Одна из планет, TOI-2337b, будет поглощена своей звездой менее чем через 1 миллион лет, раньше, чем любая другая планета, известная в настоящее время.

Представление художника о том, как может выглядеть планетарная система, похожая на TOI-2337b, TOI-4329b и TOI-2669b, где горячая экзопланета, похожая на Юпитер, вращается вокруг эволюционировавшей умирающей звезды. Предоставлено: Гавайский университет/Институт астрономии/Карен Терамура.

«Эти открытия имеют решающее значение для понимания нового рубежа в исследованиях экзопланет: как планетарные системы развиваются с течением времени», — объяснил ведущий автор Сэмюэл Грюнблатт, научный сотрудник Американского музея естественной истории и Института Флэтайрон в Нью-Йорке. Грюнблатт, получивший докторскую степень. из IfA, добавил, что «эти наблюдения открывают новые возможности для наблюдения за планетами, приближающимися к концу своей жизни, прежде чем их звезды-хозяева поглотят их».

Открытие и подтверждение существования планет было принято к публикации в Астрономический журнал, и было объявлено 13 января на пресс-конференции Американского астрономического общества. По оценкам исследователей, планеты имеют массу в 0,5–1,7 раза больше массы Юпитера, а размеры варьируются от немного меньшего до более чем 1,6-кратного размера Юпитера. Они также охватывают широкий диапазон плотностей, от плотности пробки до плотности, в три раза превышающей плотность воды, что подразумевает большое разнообразие источников происхождения.

Эти три планеты считаются лишь верхушкой айсберга. «Мы рассчитываем найти от десятков до сотен таких эволюционировавших транзитных планетных систем с помощью TESS, предоставив новые подробности о том, как планеты взаимодействуют друг с другом, раздуваются и мигрируют вокруг звезд, в том числе таких, как наше Солнце», — сказал Ник Сондерс, аспирант в IfA и соавтор исследования.

Команда надеется, что эта «планетарная археология» поможет нам понять прошлое, настоящее и будущее планетных систем, приблизив нас на один шаг к ответу на вопрос: «Одиноки ли мы?»

Подробное подтверждение на Маунакеа

Планеты были впервые обнаружены в данных полнокадрового изображения миссии NASA TESS, сделанных в 2018 и 2019 годах. Грюнблатт и его сотрудники определили планеты-кандидаты в данных TESS, а затем использовали обсерваторию WM Keck на Маунакеа, чтобы подтвердить существование трех планет.

«Наблюдения Кека за этими планетными системами имеют решающее значение для понимания их происхождения, помогая раскрыть судьбу солнечных систем, подобных нашей», — сказал астроном IfA Даниэль Хубер, соавтор исследования.

Текущие модели динамики планет предполагают, что планеты должны приближаться к своим звездам по спирали по мере того, как звезды развиваются с течением времени, особенно в последние 10% жизни звезды. Этот процесс также нагревает планеты, потенциально вызывая раздувание их атмосфер. Однако эта звездная эволюция также заставит планеты вокруг звезды приблизиться друг к другу, увеличивая вероятность того, что некоторые из них столкнутся или даже дестабилизируют всю планетарную систему.

Большое разнообразие плотностей планет, обнаруженное в исследовании, предполагает, что эти планетарные системы сформировались в результате хаотических взаимодействий между планетами. Это также могло привести к непредсказуемым темпам нагрева и временным шкалам для этих планет, что дало им широкий диапазон плотностей, которые мы наблюдаем сегодня.

Смотреть вперед

Будущие наблюдения за одной из систем, TOI-4329, с помощью недавно запущенного космического телескопа Джеймса Уэбба могут выявить наличие воды или углекислого газа в атмосфере планеты. Если эти молекулы будут обнаружены, данные дадут ограничения на то, где образовались эти планеты, и какие взаимодействия должны были произойти, чтобы образовались планетарные орбиты, которые мы видим сегодня.

Непрерывный мониторинг этих систем с помощью телескопа НАСА TESS будет ограничивать скорость, с которой эти планеты превращаются в свои звезды. До сих пор ни в одной из систем не наблюдалось явного сигнала орбитального распада, но более длительные базовые наблюдения с помощью расширенных миссий TESS обеспечат гораздо более жесткие ограничения на планету по спирали, чем это возможно в настоящее время, показывая, насколько сильно планетарные системы под влиянием звездной эволюции.