Vrući Jupiteri spadaju među najekstremnije planete u galaksiji. Ovi užareni svjetovi, masivni poput Jupitera, kruže vrlo blizu svoje zvijezde, obilazeći je za samo nekoliko dana. Nasuprot tome, Jupiteru u našem Sunčevom sustavu treba čak 4.000 dana da napravi jedan krug oko Sunca.
Znanstvenici vjeruju da vrući Jupiteri nisu uvijek bili tako vrući. Vjerojatno su se formirali kao “hladni Jupiteri” u hladnijim i udaljenijim područjima. Međutim, kako su se razvili u plinovite divove blizu svojih zvijezda, ostaje velika nepoznanica.
Otkriven ‘mladi’ vrući Jupiter
Astronomi s MIT-a, Sveučilišta Penn State i drugih institucija otkrili su progenitora vrućeg Jupitera – planet koji je u procesu postajanja vrućim Jupiterom. Njegova orbita pruža ključne odgovore na pitanje kako se vrući Jupiteri razvijaju. Otkriće je objavljeno u časopisu Nature.
Među suautorima studije su Haedam Im, student na MIT-u, glavni autor Arvind Gupta sa Sveučilišta Penn State te brojni suradnici iz drugih sveučilišta i opservatorija. Novi planet, označen kao TIC 241249530 b, kruži oko zvijezde udaljene oko 1.100 svjetlosnih godina od Zemlje. Planet ima vrlo ekscentričnu orbitu, što znači da dolazi izuzetno blizu zvijezde prije nego što se udalji, stvarajući usku, eliptičnu putanju.
Kada bi planet bio dio našeg Sunčevog sustava, prišao bi deset puta bliže Suncu nego Merkur, a zatim bi se udaljio do područja malo izvan Zemljine orbite, prije nego što bi se ponovno vratio. Prema procjenama znanstvenika, ova izdužena orbita ima najveću ekscentričnost od bilo kojeg do sada otkrivenog planeta.
Orbita novog planeta je također jedinstvena po svojoj retrogradnoj orijentaciji. Za razliku od Zemlje i drugih planeta u Sunčevom sustavu, koji orbitiraju u istom smjeru u kojem se Sunce okreće, TIC 241249530 b se kreće u suprotnom smjeru od rotacije svoje zvijezde.
Tim je proveo simulacije orbitalne dinamike i otkrio da su planetova visoka ekscentričnost i retrogradna orbita znakovi da se vjerojatno razvija u vrući Jupiter putem “migracije visoke ekscentričnosti” – procesa u kojem se orbita planeta postupno smanjuje dok interagira s drugom zvijezdom ili planetom na široj orbiti.
U slučaju TIC 241249530 b, istraživači su utvrdili da planet orbitira oko primarne zvijezde koja sama orbitira oko sekundarne zvijezde, kao dio binarnog zvjezdanog sustava. Interakcije između ovih dviju orbita uzrokovale su da planet postupno migrira bliže svojoj zvijezdi tijekom vremena.
Trenutno, planetova orbita je eliptična i planetu je potrebno oko 167 dana da obiđe svoju zvijezdu. Istraživači predviđaju da će za milijardu godina planet migrirati u mnogo užu, kružnu orbitu, kada će kružiti oko zvijezde svakih nekoliko dana. U tom trenutku, planet će se potpuno razviti u vrući Jupiter.
“Ovaj novi planet podržava teoriju da migracija visoke ekscentričnosti objašnjava dio vrućih Jupitera,” kaže Sarah Millholland, docentica fizike na MIT-ovom Kavli institutu za astrofiziku i svemirska istraživanja.
“Vjerujemo da je, kada se ovaj planet formirao, bio hladan svijet. Zbog dramatične orbitalne dinamike, postat će vrući Jupiter za otprilike milijardu godina, s temperaturama od nekoliko tisuća kelvina.”
Radikalne sezone i ekstremna atmosfera
Novi planet je prvi put primijećen u podacima NASA-inog Satelita za istraživanje tranzitnih egzoplaneta (TESS). TESS prati svjetlinu obližnjih zvijezda tražeći “tranzite” – kratkotrajne padove svjetlosti koji signaliziraju prisutnost planeta koji prolazi ispred zvijezde i privremeno blokira njezinu svjetlost.
Dana 12. siječnja 2020., TESS je zabilježio mogući tranzit zvijezde TIC 241249530. Gupta i njegovi kolege utvrdili su da je tranzit konzistentan s planetom veličine Jupitera koji prelazi ispred zvijezde. Daljnja mjerenja radijalne brzine zvijezde, dobivena iz drugih opservatorija, potvrdila su da planet veličine Jupitera orbitira zvijezdu i da je njegova orbita vrlo ekscentrična.
Prije ovog otkrića, astronomi su znali samo za još jedan planet, HD 80606 b, koji je smatran ranim vrućim Jupiterom. Taj planet, otkriven 2001., držao je rekord za najveću ekscentričnost do sada.
“Ovaj novi planet doživljava zaista dramatične promjene u svjetlosti zvijezde tijekom svoje orbite,” kaže Millholland. “Postoje radikalne sezone i apsolutno užarena atmosfera svaki put kada prođe blizu zvijezde.”
Kako je planet mogao dospjeti u tako ekstremnu orbitu? I kako će se njegova ekscentričnost razvijati tijekom vremena? Za odgovore, Im i Millholland proveli su simulacije dinamike planetarnih orbita kako bi modelirali razvoj planeta kroz povijest i predvidjeli njegovu budućnost.
Tim je modelirao gravitacijske interakcije između planeta, njegove zvijezde i druge obližnje zvijezde. Gupta i njegovi kolege primijetili su da dvije zvijezde kruže jedna oko druge u binarnom sustavu, dok planet orbitira oko bliže zvijezde. Konfiguracija ovih orbita je poput cirkuske izvođačice koja vrti hula-hoop oko struka, dok istovremeno vrti drugi hula-hoop oko zapešća.
Millholland i Im su proveli više simulacija s različitim početnim uvjetima kako bi vidjeli koji uvjet proizvodi konfiguraciju orbita planeta i zvijezda koju je tim promatrao danas. Zatim su proveli najbolje podudaranje još dalje u budućnost kako bi predvidjeli razvoj sustava tijekom sljedećih nekoliko milijardi godina.
Simulacije su otkrile da je novi planet vjerojatno u procesu evolucije u vrući Jupiter. Prije nekoliko milijardi godina, planet se formirao kao hladni Jupiter, daleko od svoje zvijezde, u regiji dovoljno hladnoj da se kondenzira i oblikuje. Orbita planeta postupno se rastezala i postala ekscentrična zbog gravitacijskih sila od zvijezde koja kruži oko druge binarne zvijezde.
“To je prilično ekstreman proces jer su promjene u orbiti planeta masivne,” kaže Millholland. “To je veliki ples orbita koji se odvija tijekom milijardi godina, a planet samo prati taj ples.”
Za milijardu godina, simulacije pokazuju da će se planetova orbita stabilizirati u bliskoj, kružnoj putanji oko svoje zvijezde. “Tada će planet potpuno postati vrući Jupiter,” kaže Millholland.
Timova opažanja, zajedno s njihovim simulacijama evolucije planeta, podržavaju teoriju da se vrući Jupiteri mogu formirati putem migracije visoke ekscentričnosti, procesa u kojem planet postupno dolazi na svoje mjesto putem ekstremnih promjena u svojoj orbiti tijekom vremena.
“Ovaj sustav ističe koliko egzoplaneti mogu biti nevjerojatno raznoliki. To su misteriozni drugi svjetovi s divljim orbitama koje pričaju priču o tome kako su došli na taj način i gdje idu. Za ovaj planet, njegovo putovanje još nije završeno,” zaključuje Millholland.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
