Астрономы обнаружили планету с самой вытянутой орбитой из когда-либо найденных среди транзитных планет. Крайняя окружность экзопланеты, которая больше похожа на огурец, чем на круг, следует по одной из самых сильно вытянутых орбит из всех известных экзопланет, планет, которые вращаются вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы.
Он также обращается вокруг своей звезды в обратном направлении, что позволяет понять тайну того, как массивные газовые планеты, известные как горячие Юпитеры, формируются, стабилизируются и эволюционируют с течением времени.
Исследование, проведенное учеными из университета Пенсильвании, было опубликовано сегодня (17 июля) в журнале Nature.
"Мы зафиксировали, как эта массивная планета совершала резкий поворот во время своего близкого сближения со своей звездой", - сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии Верна М. Уилламана в Пенсильванском университете и автор статьи. "Такие сильно эксцентричные транзитные планеты невероятно редки, и это действительно удивительно, что нам удалось обнаружить самую эксцентричную из них".
Махадеван объяснил, что термин "эксцентричный" относится к форме орбиты планеты, которая измеряется по шкале от нуля до единицы, где ноль - это идеально круглая орбита. Эта экзопланета, названная TIC 241249530, имеет эксцентриситет орбиты 0,94, что делает ее более эксцентричной, чем орбита любой другой транзитной экзопланеты, когда-либо найденной.
Для сравнения, сильно вытянутая эллиптическая орбита Плутона вокруг Солнца имеет эксцентриситет 0,25; эксцентриситет Земли равен 0,02. Махадеван объяснил, что такая экстремальная орбита приведет к тому, что температура на планете будет колебаться от температуры летнего дня в самой дальней точке ее орбиты до невыносимой жары при ближайшем приближении.
Чтобы подчеркнуть необычность орбиты экзопланеты, команда также обнаружила, что она движется в обратном направлении, то есть в направлении, противоположном вращению ее звезды-хозяина. Это не то, что астрономы видят ни на большинстве других экзопланет, ни в нашей собственной Солнечной системе, и это помогает команде интерпретировать историю формирования экзопланеты.
"Хотя мы не можем точно перемотать назад и наблюдать за процессом миграции планет в режиме реального времени, эта экзопланета служит своего рода моментальным снимком процесса миграции", - сказал Арвинд Гупта, научный сотрудник NOIRLab и ведущий автор статьи, который проводил исследование в качестве докторанта в Пенсильванском университете. релиз от NOIRLab. - Такие планеты, как эта, трудно найти, и мы надеемся, что это поможет нам разгадать историю формирования горячего Юпитера".
В настоящее время существует более 5600 подтвержденных экзопланет в чуть более чем 4000 звездных системах. В пределах этой популяции от 300 до 500 экзопланет относятся к любопытному классу, известному как горячие Юпитеры — крупные, похожие на Юпитер экзопланеты, которые вращаются очень близко к своей звезде, намного ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу.
Как горячие Юпитеры оказываются на таких близких орбитах, остается загадкой, но астрономы подозревают, что они начинаются на орбитах, удаленных от своей звезды, а затем со временем перемещаются вглубь планеты. Ранние стадии этого процесса редко наблюдались, но благодаря этому новому анализу экзопланеты с необычной орбитой астрономы стали на шаг ближе к разгадке тайны горячего Юпитера.
"Астрономы искали экзопланеты, которые, вероятно, являются предшественниками горячих Юпитеров или промежуточными продуктами процесса миграции, более двух десятилетий, поэтому я был очень удивлен — и взволнован — обнаружением одной из них", - сказал Гупта.
Открытие и определение характеристик экзопланеты стало возможным благодаря трем приборам, созданным в Пенсильванском университете: спектрографу NEID, спектрографу Habitable Zone Planet Finder и фотометрическому рассеивателю. Все три прибора позволяют исследователям наблюдать и анализировать свет, излучаемый экзопланетой.
Исследователи впервые обнаружили планету с помощью спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) в январе 2020 года, который выявил падение яркости звезды, связанное с прохождением перед звездой единственной планеты размером с Юпитер.
Чтобы подтвердить природу этих колебаний и устранить другие возможные причины, команда астрономов использовала два прибора на 3,5-метровом телескопе WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO) Национального научного фонда США (NSF) в рамках программы NSF NOIRLab.
Команда впервые использовала NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) в качестве метода, который помогает "заморозить" мерцание атмосферы, что показало, что поблизости не было посторонних звезд, которые могли бы внести путаницу в измерения TESS. Затем, используя спектрографы HPF и NEID, команда наблюдала, как спектр TIC 241249530, или длины волн излучаемого ею света, смещаются в результате обращения экзопланеты вокруг нее.
"Это так волнующе - видеть, как всего за несколько лет работы NEID производит такие выдающиеся научные результаты", - сказала Андреа Лин, соавтор статьи и докторант Пенсильванского университета, которая помогала в создании и вводе в эксплуатацию спектрографа NEID. "Мы только начинаем, и я с нетерпением жду возможности увидеть, чего мы сможем достичь в будущем".
Детальный анализ того, как меняется скорость звезды на протяжении шестимесячного периода обращения планеты по орбите, подтвердил, что экзопланета примерно в пять раз массивнее Юпитера и что она вращается по чрезвычайно эксцентричной траектории.
"Это самая эксцентричная из известных транзитных планет, и она окажется столь же важной, как и предыдущий рекордсмен, HD80606b, у которого также необычная орбита, сильно смещенная относительно вращения звезды-хозяина", - сказал Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики Пенсильванского университета, который руководил проектом, когда Гупта был ученым. докторант университета.
"Эти две крайне эксцентричные планеты были "застигнуты врасплох" в процессе эволюции к статусу горячего Юпитера. Как и HD80606b, масса этой планеты во много раз превышает массу Юпитера, что позволяет предположить, что этот канал формирования горячих Юпитеров может быть одним из самых массивных, которые могут быть у планет".
Вместе эти два примера с точки зрения наблюдений подтверждают идею о том, что газовые гиганты с большей массой эволюционируют в горячие Юпитеры по мере того, как они переходят с сильно эксцентричных орбит на более узкие, более круговые.
"Нас особенно интересует то, что мы можем узнать о динамике атмосферы этой планеты после того, как она совершит один из своих обжигающе близких пролетов к своей звезде", - сказал Райт. "Телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, обладают достаточной чувствительностью, чтобы исследовать изменения в атмосфере этой недавно открытой экзопланеты, поскольку она подвергается быстрому нагреву, поэтому команде предстоит еще многое узнать об этой экзопланете".
Другими соавторами исследования являются Джессика Либби-Робертс, аспирантка университета Пенсильвании, Меган Деламер и Дональд Шнайдер, заслуженный профессор астрономии и астрофизики.
