|
Звезда разрушает свою новорожденную планету
|
|
|
|
Звезды и планеты естественным образом связаны друг с другом. Хотя некоторые планеты вышли из-под контроля и дрейфуют в космосе, подавляющее большинство из них находятся в солнечных системах, где они связаны гравитацией и вращаются вокруг своих звезд предсказуемым образом. Но некоторые планеты находятся слишком близко к своим звездам, что приводит к ужасным последствиям. Эти экзопланеты могут нам кое-что рассказать о населении экзопланет.
|
|
|
|
Наши открытия экзопланет (около 6000 и более) показали нам, что наша солнечная система не является репрезентативной. В других солнечных системах есть планеты, не похожие на нашу, которые находятся на орбитах, невидимых в нашей солнечной системе. TOI-1227b - одна из них.
|
|
|
|
TOI-1227b - планета размером примерно с Юпитер, ее масса составляет около 20% массы Юпитера. Она вращается вокруг звезды типа M-карлик, или красного карлика, на расстоянии около 330 световых лет от нас. Он был обнаружен в 2022 году по данным спутника NASA Transiting Exoplanet Survey (TESS).
|
|
|
|
TOI-1227b переживает экзистенциальный кризис. Она вращается очень близко к своей звезде, всего на 1/5 расстояния от Меркурия до Солнца. Новые исследования показывают, что эта планета молодая, ей всего около 8 миллионов лет. По сравнению с Землей, это младенец в подгузнике. К сожалению для этой молодой планеты, она не прибавляет в весе, а наоборот, теряет его.
|
|
|
|
|
|
|
Исследование называется "Возраст и высокоэнергетическая среда очень молодой транзитной экзопланеты TOI 1227b" и будет опубликовано в журнале Astrophysical Journal, но доступно на сервере препринтов arXiv. Ведущим автором является Аттила Варга, аспирант Рочестерского технологического института (RIT) в Нью-Йорке. Возраст экзопланеты составляет всего 8 миллионов лет, и она является второй самой молодой планетой, которую астрономы когда-либо находили проходящей перед своей звездой.
|
|
|
|
"Мы провели новые рентгеновские снимки и оптические спектроскопические наблюдения TOI 1227, направленные на установление ее возраста и влияния ее высокоэнергетического излучения на экзопланету TOI 1227b", - пишут исследователи.
|
|
|
|
Звезда, вокруг которой она вращается, TOI-1227, намного меньше и тусклее солнца. Будучи М-карликом, она намного менее массивна, чем солнце, и намного тусклее в видимом свете. Однако эта тусклость не описывает всего спектра излучения звезды.
|
|
|
|
М-карлики известны своей интенсивной вспышкой, которая создает мощное рентгеновское излучение. В отличие от Солнца, М-карлики полностью конвективны. Конвекция происходит внутри звезды, что создает мощные магнитные поля, ответственные за вспышку. В случае с TOI-1227 b несчастный молодой газовый гигант находится прямо под прицелом этой разрушительной вспышки.
|
|
|
|
"Почти невозможно представить, что происходит с этой планетой", - сказал ведущий автор Варга в пресс-релизе. - Атмосфера планеты просто не выдерживает высокой дозы рентгеновского излучения, которое она получает от своей звезды".
|
|
|
|
"Наше моделирование показывает, что TOI 1227b в настоящее время испытывает быструю потерю массы в атмосфере со скоростью порядка 10^12 г/с-1", - пишут авторы. Это соответствует потере около 1 миллиона метрических тонн атмосферы каждую секунду. Варга и его соавторы подсчитали, что всего за 1 миллиард лет планета полностью лишится атмосферы.
|
|
|
|
Мощные рентгеновские лучи от звезд, подобных TOI 1227, разрушают атмосферу экзопланет с помощью нескольких различных, но взаимосвязанных механизмов.
|
|
|
|
Когда рентгеновские лучи попадают на молекулы в атмосфере, они ионизируют их и нагревают. Это может привести к нагреву атмосферы до тысяч градусов по Кельвину, что приводит к ее раздуванию. По мере того, как атмосфера распространяется дальше в космос, гравитация планеты ослабевает. В некоторых случаях нагрев может быть еще более сильным, и это может привести к выкипанию некоторых более легких молекул, таких как молекулярный водород.
|
|
|
|
Фотодиссоциация также играет определенную роль. Рентгеновские лучи обладают достаточной энергией, чтобы расщепить молекулы воды на атомы водорода и кислорода. Поскольку водород очень легкий, он может легко улетучиться в космос. Вдобавок ко всему, рентгеновские лучи могут повышать температуру звездного ветра звезды, придавая ему больше энергии и делая его более эффективным при разрушении атмосферы.
|
|
|
|
"Важнейшей частью понимания планет за пределами нашей Солнечной системы является учет высокоэнергетического излучения, такого как рентгеновские лучи, которое они получают", - сказал соавтор исследования Джоэл Кастнер, также из RIT. "Мы думаем, что эта планета раздута в значительной степени в результате продолжающегося воздействия рентгеновских лучей от звезды".
|
|
|
|
Исследователи считают, что каждые два столетия планета теряет массу, эквивалентную двум атмосферам Земли. Хотя для многих открытий астрономам требуется много времени, на самом деле это происходит гораздо быстрее. Большинство астрономических событий измеряются миллионами или миллиардами лет, а не столетиями.
|
|
|
|
"Будущее этой молодой планеты не выглядит таким уж радужным", - сказал соавтор исследования Александр Бинкс из Тюбингенского университета имени Эберхарда Карла в Германии. "С этого момента TOI 1227 b может уменьшиться примерно до десятой части своего нынешнего размера и потерять более 10% своего веса".
|
|
|
|
Некоторые из этих цифр не являются точными, поскольку многое зависит от понимания массы планеты. В данном случае точное определение массы оказывается затруднительным. Чтобы получить эти цифры, команда провела несколько симуляций и остановилась на наиболее вероятных результатах.
|
|
|
|
В популяции экзопланет существует небольшой разрыв в радиусах планет, где планеты с радиусами, превышающими радиус Земли в 1,5-2 раза, очень редки. Предположительно, причиной этого разрыва является потеря массы из-за фотоиспаривания, и астрономы хотят понаблюдать за планетами, подобными TOI 1227b, чтобы узнать больше об этом процессе.
|
|
|
|
"Близлежащая молодая транзитная экзопланетная система TOI 1227 представляет собой важный ориентир для понимания очень ранних стадий эволюции экзопланет вокруг звезд с малой массой", - заключают исследователи, отмечая, что "Последующие фотометрические и спектроскопические наблюдения направлены на дальнейшее установление природы системы TOI 1227 и установление более жестких ограничений на эволюцию экзопланет вокруг звезд с малой массой". необходимы данные о массе и потере массы в атмосфере".
|
|
|
|
Источник
|
