RW Space

Могут ли приливные силы заставить поверхность экзопланеты излучать тепло?

Это то, на что надеется ответить недавнее исследование, принятое в The Astronomical Journal, поскольку группа международных исследователей использовала данные собраны с помощью наземных инструментов, чтобы подтвердить существование второй экзопланеты, находящейся в экзопланетной системе, HD 104067, а также с помощью миссии НАСА по исследованию транзитных экзопланет (TESS) для идентификации дополнительного кандидата в экзопланеты.

Что уникально в этом кандидате в экзопланеты, который вращается на самой внутренней орбите по сравнению с двумя другими, так это то, что приливные силы, создаваемые двумя внешними экзопланетами, потенциально вызывают излучение поверхности кандидатов, причем температура ее поверхности достигает 2300 градусов по Цельсию. (4200 градусов по Фаренгейту), который исследователи называют «идеальным приливным штормом».

Здесь Universe Today обсуждает это фантастическое исследование с доктором Стивеном Кейном, Профессор планетарной астрофизики в Калифорнийском университете в Риверсайде и ведущий автор исследования относительно мотивации исследования, значительных результатов, значимости аспектов «приливного шторма», последующих исследований и последствий для этой системы при изучении других экзопланетных систем.

Итак, какова была мотивация этого исследования?

«Звезда (HD 104067) была звездой, которая, как известно, содержала гигантскую планету на 55-дневной орбите, и у меня есть долгая история одержимости известными системами», — рассказывает д-р Кейн Universe Today.

«Когда TESS обнаружил возможную транзитную планету размером с Землю по 2,2-дневной орбите (TOI -6713.01), я решил изучить систему дальше. Мы собрали все данные спутника и обнаружили, что на 13-дневной орбите есть ДРУГАЯ планета (массой Урана). Итак, все началось с данных TESS, а затем, чем больше мы ее изучали, тем интереснее становилась система».

История экзопланетных исследований доктора Кейна охватывает множество архитектур Солнечной системы, особенно тех, которые содержат высоко эксцентрических экзопланет, но также включает в себя последующую работу после подтверждения существования экзопланет в системе.

Совсем недавно он был вторым автором исследования, в котором обсуждалась пересмотренная системная архитектура в системе HD 134606, а также были обнаружены в этой системе также есть две новые Суперземли.

Для этого последнего исследования доктор Кейн и его коллеги использовали данные высокоточного поисковика планет с радиальной скоростью (HARPS) и эшелле-спектрометра высокого разрешения ( HIRES) наземные инструменты и вышеупомянутая миссия TESS для выяснения характеристик и параметров как родительской звезды HD 105067, так и соответствующих экзопланет, вращающихся вокруг нее.

Но, помимо открытия дополнительных экзопланет внутри системы , как отмечает доктор Кейн, каковы наиболее важные результаты этого исследования?

Д-р. Кейн рассказывает Universe Today: «Самым удивительным результатом нашей работы стало то, что динамика системы заставляет в течение 2,2-дневного периода испытывать огромные приливные эффекты, подобные тем, которые испытала Ио. Однако в этом случае , TOI-6713.01 испытывает в 10 миллионов раз больше приливной энергии, чем Ио, в результате чего температура поверхности составляет 2600 К [2300 градусов по Цельсию (4200 градусов по Фаренгейту)]. Это означает, что планета буквально светится в оптических длинах волн».

Юпитер. Луна, Ио, является наиболее вулканически активным планетарным телом в Солнечной системе, которое образуется в результате приливного нагрева, вызванного огромной гравитацией Юпитера на слегка эксцентричной (вытянутой) орбите Ио, продолжающейся 1,77 дня. Это означает, что Ио приближается к Юпитеру в определенных точках и удаляется от Юпитера в других точках, заставляя Ио сжиматься и расширяться соответственно.

На протяжении миллионов лет это постоянное трение внутри Ио привело к нагревание ее ядра, что приводит к появлению сотен вулканов, составляющих поверхность Ио, а также к отсутствию видимых ударных кратеров.

Как упоминает доктор Кейн, этот новый кандидат на экзопланету «испытывает в 10 миллионов раз больше приливной энергии, чем Ио», что может вызвать дополнительные вопросы относительно его собственной вулканической активности или других геологических процессов. Итак, каково значение аспектов «приливного шторма» TOI-6713.01?

Д-р. Кейн рассказывает Universe Today: «Причина, по которой TOI-6713.01 испытывает такие сильные приливные силы, заключается в эксцентриситете двух внешних планет-гигантов, что вынуждает TOI-6713.01 также выходить на эксцентричную орбиту. планета как будто попала в идеальный приливный шторм».

Система HD 104067 с двумя внешними гигантскими экзопланетами, заставляющими самую внутреннюю TOI-6713.01 превратиться в «идеальный приливный шторм», немного напоминает первые три галилеевы планеты Юпитера. спутники, Ио, Европа и Ганимед, в отношении их гравитационного воздействия друг на друга на всех их орбитах.

Однако есть некоторые различия, поскольку огромная гравитация Юпитера является основной силой, вызывающей вулканическую активность Ио, и все три спутники находятся в так называемом орбитальном резонансе, что означает, что орбиты соотносятся друг с другом. Например, на каждые четыре орбиты Ио приходится две орбиты Европы и одна орбита Ганимеда, что делает их орбитальный резонанс 4:2:1, в результате чего каждая луна оказывает регулярное гравитационное воздействие друг на друга.

Поэтому, учитывая, что аспект приливного шторма на TOI-6713.01 вызван эксцентриситетом двух внешних гигантов, как это соотносится с отношениями между Ио, Европой и Ганимедом?

Д-р. Кейн рассказывает Universe Today: «Резонанс Лапласа галилеевых спутников создает особенно мощную конфигурацию, при которой регулярное выравнивание трех внутренних спутников регулярно вынуждает Ио выходить на эксцентричную орбиту. Система HD 104067 не находится в резонансе. но все же способен создавать энергетическую конфигурацию благодаря тому, что планеты b и c очень массивны, и, следовательно, это скорее эффект «грубой силы», вынуждающий внутреннюю транзитную планету выйти на эксцентричную орбиту».

Как уже отмечалось, TOI-6713.01 был обнаружен с использованием метода лучевых скоростей, также известного как доплеровская спектроскопия. Это означает, что астрономы измеряли мельчайшие изменения в движении родительской звезды, когда ее слегка тянуло планетой во время ее обращения по орбите.

Эти небольшие изменения заставляют родительскую звезду колебаться, когда два тела притягивают друг друга, и астрономы используют спектрограф, чтобы обнаружить изменения в этих колебаниях, когда звезда движется «ближе» и «дальше» от нас, чтобы найти экзопланеты.

Этот метод оказался очень эффективным в поиске экзопланет, поскольку на сегодняшний день он составляет почти 20 процентов от общего числа подтвержденных экзопланет, и первая экзопланета, вращающаяся вокруг такой звезды, как наша, была обнаружена с помощью этого метода, как хорошо.

Однако, несмотря на эффективность лучевой скорости, в исследовании отмечается, что TOI-6713.01 «еще не подтвержден», так какие же дополнительные наблюдения необходимы для подтверждения его существования?

Доктор. Кейнс рассказал Universe Today: «Поскольку планета настолько мала, ее трудно обнаружить по данным лучевой скорости. Однако транзиты выглядят чистыми, и мы исключили звездное загрязнение. Дополнительные транзиты помогут». , но на данный момент мы вполне уверены в существовании планеты».

Это исследование проводится потому, что общее количество экзопланетных систем составляет почти 4200, а количество подтвержденных экзопланет превышает 5600 и более 10100. Кандидаты на экзопланеты тоже ждут подтверждения. Было обнаружено, что архитектура этой системы сильно отличается от нашей Солнечной системы, которая состоит из планет земной группы (каменистых) ближе к Солнцу и газовых гигантов, вращающихся гораздо дальше.

Примеры включают горячие Юпитеры, которые вращаются в опасной близости от своей родительской звезды, некоторые всего за несколько дней, а другие системы могут похвастаться семью экзопланетами размером с Землю, некоторые из которых вращаются в пределах обитаемой зоны.

Поэтому, что может эта уникальная архитектура солнечной системы? расскажет нам об экзопланетных системах в целом, и какие еще экзопланетные системы отражают это?

Доктор. Кейн рассказывает Universe Today: «Эта система является отличным примером экстремальных условий, в которых могут находиться планеты. Было несколько случаев, когда планеты земной группы находились близко к своей звезде и нагревались энергией космического пространства. звезда, но очень мало случаев, когда приливная энергия плавит планету изнутри».

Потенциальное открытие экзопланеты, вращающейся в «идеальном приливном шторме», еще раз демонстрирует множество характеристик, которыми обладают экзопланеты и экзопланетные системы. демонстрируются, контрастируя как с нашей собственной Солнечной системой, так и с тем, что астрономы узнали о ней до сих пор.

В случае подтверждения TOI-6713.01 продолжит формировать наше понимание формирования и эволюции экзопланет и экзопланетных систем на протяжении всей не только в нашей Галактике Млечный Путь, но и во всем космосе.

«Вселенная — удивительное место!» Доктор Кейн рассказывает Universe Today. «Самое интересное в этом конкретном проекте то, что все началось с «Хм… это может быть интересно», а затем превратилось в нечто гораздо более увлекательное, чем я мог себе представить! Просто это видно, никогда не упускайте шанс последовать своему любопытству».

Как эта экзопланета с приливным штормом расскажет нам о других экзопланетах и ​​экзопланетных системах в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!

Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.