Команда астрономів під керівництвом Університету Маккуорі спостерігала за орбітальним розпадом екстремальної екзопланети, щоб отримати нове розуміння того, як зірки розсіюють енергію.
Екзопланета TOI-2109b, знайдена за 870 світлових років від Землі в сузір’ї Геркулеса Чумацького Шляху, є однією з найекстремальніших планет, коли-небудь виявлених. Цей масивний світ належить до рідкісної категорії, відомої як «гарячі Юпітери», це гігантські газові планети, що обертаються надзвичайно близько до своїх зірок, нагріваючись до високих температур. Такі типи планет рідкісні, складаючи лише близько двох з тисячі відкритих.
«Це надгарячий Юпітер, який обертається набагато ближче до своєї зірки, ніж будь-який інший гарячий Юпітер, який коли-небудь був відкритий», — каже доктор Хайме А. Альварадо-Монтес, науковий співробітник Macquarie, який очолював міжнародне дослідження, опубліковане 15 липня в The Astrophysical Journal.
TOI-2109b здійснює повний оберт навколо своєї зірки лише за 16 годин, що робить її «рік» одним із найкоротших за всю історію спостережень для газового гіганта. Маючи масу майже вп’ятеро більшу за Юпітер і діаметр майже вдвічі більший, планета обертається набагато ближче до своєї зірки, ніж Меркурій до нашого Сонця.
«Просто щоб зрозуміти контекст – маса Меркурія майже в 6000 разів менша за Юпітера, але йому все одно потрібно 88 днів, щоб зробити оберт навколо нашого Сонця. Те, що величезний газовий гігант, такий як TOI-2109b, здійснює повний оберт за 16 годин, говорить нам про те, що ця планета розташована дуже близько до своєї зірки».
Завдяки своєму екстремальному розташуванню, TOI-2109b надає рідкісну можливість спостерігати явище, відоме як «орбітальний розпад». Хоча цей процес давно передбачався вченими, його спостерігали лише в кількох планетарних системах, що робить TOI-2109b ідеальним об’єктом для подальшого вивчення.
Відстеження повільного занепаду планети
Аналізуючи дані про час проходження планети, отримані з кількох наземних телескопів, місії TESS NASA та супутника CHEOPS Європейського космічного агентства за період з 2010 по 2024 рік, команда виявила незначні зміни в орбіті планети. Як теоретичні моделі, так і спостереження незалежно розрахували, що період обертання планети навколо своєї осі зменшиться щонайменше на 10 секунд протягом наступних трьох років, що підтверджує, що планета може рухатися по спіралі до своєї зірки.
Дослідники визначили три можливі долі TOI-2109b: його можуть розірвати припливні сили, він може впасти безпосередньо у свою зірку або ж його газова оболонка може бути знищена інтенсивним випромінюванням, залишивши лише кам’яне ядро. У першому сценарії, коли планета наближається до межі Роша – точки, де «припливні сили» між планетою та зіркою долають власну гравітацію планети – вона буде буквально розірвана на частини.
Друга можливість ще більш драматична. Якщо орбітальний розпад прискориться, планета може врізатися безпосередньо у свою зірку. «Зірка, звичайно, поглине її та вб’є в процесі – повністю спалить, і планета зникне», – каже доктор Альварадо-Монтес. Така подія створила б помітний спалах, подібний або більший за той, що спостерігався у 2020 році, коли кам’яниста планета була поглинена своєю зіркою-господарем.
Третій сценарій пропонує неочікуваний поворот. Інтенсивне зоряне випромінювання може знести газову оболонку планети через процес, який називається фотовипаровуванням, залишивши лише її кам’яне ядро.
«Ця планета та її цікаве розташування можуть допомогти нам розібратися з деякими загадковими астрономічними явищами, для пояснення яких поки що у нас немає багато доказів», — каже доктор Альварадо-Монтес. «Вона могла б розповісти нам історію багатьох інших сонячних систем».
Отримані дані свідчать про те, що деякі кам’янисті планети в інших сонячних системах можуть бути оголеними ядрами колишніх газових гігантів – і ця можливість може змінити наше розуміння еволюції планет. Завдяки постійному моніторингу протягом наступних трьох-п’яти років, астрономи зможуть виявити прогнозовані орбітальні зміни, забезпечуючи спостереження в режимі реального часу за планетарною системою в її передсмертній агонії.
