Muodostuvatko kuumat Jupiterit lähelle vai muuttavatko ne? Äskettäin löydetty planeetta voi auttaa vastaamaan tähän
Yli 4000 planeetan löytö ( 4 171 vahvistettu ja laskee!) aurinkokuntamme ulkopuolella on mullistanut tähtitieteen alan. Valitettavasti yksi kaikkien näiden löytöjen huonoista puolista on se, kuinka se on ravistellut teorioita aurinkokuntamme muodostumisesta. Aikaisemmin tähtitieteilijät ajattelivat, että kahdeksan planeettaa (tai yhdeksän , tai yli sata , riippuen näkökulmastasi) muodostetaan siellä, missä ne tällä hetkellä sijaitsevat.
Tähtiensä lähellä kiertävien kaasujättiläisten (alias 'kuumien Jupiterien') löytö on kuitenkin sekoittanut tämän ajattelun. Mutta tuoreen jutun mukaan NASAn tukema tutkimus Äskettäinen nuoren kaasujättiläisen löytö voi tarjota vihjeitä siitä, kuinka Jupiterin kaltaiset planeetat muodostuvat ja liikkuvatko ne vai eivät. Tämä löytö tehtiin mahdolliseksi kiitos Spitzer-avaruusteleskooppi , joka paljastaa asioita universumistamme vielä eläkkeelläkin.
Tutkimus, joka ilmestyi äskettäin v The Astronomical Journal, sitä johti Aaron C. Rizzuto – Teksasin yliopiston Austinissa (UTA) tutkijatohtori ja 51 Pegasi b Fellow. Häneen liittyi tutkijoita Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskus (CfA), Dunlapin tähtitieteen ja astrofysiikan instituutti , ja Cerro Tololo Inter-American Observatorio ja useita yliopistoja.
Animaatio, joka esittää 'kuuma Jupiterin'. Näiden nuorten planeettojen löytäminen voisi auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään, kuinka ne muodostuivat ja muuttavatko ne. Kiitos: NASA/JPL-Caltech
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä katsoi HIP 67522 b , eksoplaneetta, jonka NASA löysi aiemmin tänä vuonna Transitive Exoplanet Survey -satelliitti (TESS). Tämä eksoplaneetta on noin 10 kertaa Maan halkaisija (suunnilleen sama kuin Jupiter) ja on niin lähellä isäntätähteään, että täyden kiertoradan suorittaminen kestää vain seitsemän päivää.
Näiden ominaisuuksien ansiosta myös HIP 67522 b on helppo havaita käyttämällä Kuljetusmenetelmä , jossa tähtitieteilijät tarkkailevat tähtien kirkkautta ajoittain määrittääkseen planeettojen olemassaolon (sekä niiden koon ja kiertoradan). Tämä eksoplaneetta vaati kuitenkin edelleen vahvistuksen nyt eläkkeelle jääneiden infrapunatietojen avulla Spitzer-avaruusteleskooppi koska nuorilla tähdillä tiedetään olevan auringonpilkkuja (jotka myös johtavat ajoittain kirkkauden laskuun).
Mutta mielenkiintoisempaa on se, että tämä kuuma Jupiterin tähti (sijaitsee noin 490 valovuoden päässä Maasta) on vain 17 miljoonaa vuotta vanha. Itse asiassa HIP 67522 b on nuorin koskaan havaittu kuuma Jupiter, koska kaikissa aikaisemmissa tapauksissa kuumat Jupiterit ovat yli miljardi vuotta vanhoja. Tämä voi tarkoittaa, että tämä kuuma Jupiter on edelleen kehittymässä, mikä antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden testata teorioita kaasujättiläisten vaeltamisesta.
Kuten tutkimusta johtanut Aaron Rizzuto, eksoplaneetatieteilijä Texasin yliopistosta Austinista, sanoi äskettäin NASA:n lausunto :
”Voimme oppia paljon aurinkokunnastamme ja sen historiasta tutkimalla planeettoja ja muita aurinkoa kiertäviä asioita. Mutta emme koskaan tiedä kuinka ainutlaatuinen tai kuinka yleinen aurinkokuntamme on, ellemme ole siellä etsimässä eksoplaneettoja. Eksoplaneettatutkijat selvittävät, kuinka aurinkokuntamme sopii laajempaan kuvaan planeettojen muodostumisesta universumissa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että on kolme pääteoriaa siitä, kuinka kuumat Jupiterit pääsevät niin lähelle emotähtiään. Yksi on, että ne muodostuvat lähellä tähtiään ja pysyvät siellä koko elämänsä ajan. Kaksi muuta sitä vastoin väittävät, että nämä planeetat muodostuivat kauempana aurinkokunnastaan ja muuttivat sisäänpäin myöhemmin historiansa aikana. Näiden jälkimmäisten koulujen ainoa kiistakohta on, milloin ja miten ne muuttivat?
Ensimmäisen teorian perusteella monet tähtitieteilijät ovat epätodennäköisiä, koska tähtiensä lähelle muodostuvat kaasujättiläiset altistuisivat äärimmäiselle kuumuudelle ja ajoittain tapahtuville tähtien purkauksille. Ajan myötä näiden planeettojen kaasumainen materiaali höyrystyy tai puhalletaan, ehkä ennen kuin ne ovat vielä muodostuneet. Tässä suhteessa toinen ja kolmas teoria vaikuttavat uskottavammilta, koska ne uskovat, että kaasujättiläiset muodostuvat järjestelmän kylmemmälle alueelle.
Tämä alue on rajan ulkopuolella järjestelmässä, jossa haihtuvien alkuaineiden (kuten vesi, hiilidioksidi, metaani, ammoniakki jne.) tiedetään jäätyvän – alias. the Frost Line tai Snow Line. Koska kaasujättiläiset koostuvat pääasiassa vedystä, heliumista ja haihtuvista alkuaineista (vaikka niiden uskotaan sisältävän kiinteitä ytimiä), tämä teoria näyttää loogisemmalta.
Kuten todettiin, näiden siirtymien ajoitus ja mekanismi eroavat toisistaan toinen ja kolmas teoria. Edellinen väittää, että kuumat Jupiterit alkavat vaeltaa varhain järjestelmän historiassa, kun niitä vielä ympäröi protoplanetaarisen levyn kaasu ja pöly. Tässä skenaariossa levyn painovoima on vuorovaikutuksessa planeetan massan kanssa, mikä keskeyttää planeetan kiertoradan ja saa sen siirtymään sisäänpäin.
Taiteilijan näkemys Spitzer-avaruusteleskoopista.Kiitos: NASA/JPL
Jälkimmäinen hypoteesi väittää, että kuumat Jupiterit vaeltavat myöhemmin, kun järjestelmän muut planeetat ovat muodostuneet, ja että niiden painovoima ohjaa vaellusprosessia. Tässä tulee esiin HIP 67522 b:n löytö, koska se on niin nuori verrattuna muihin kuumiin Jupitereihin. Alle 17 miljoonan vuoden ikäisenä – alle 2 % saman ikäisenä kuin sen ikäisensä – HIP 67522 b kiertää jo hyvin lähellä tähteään.
Lyhyesti sanottuna tämä löytö on kyseenalaistanut teorian, jonka mukaan kaasujättiläiset muuttavat ennen kuin niiden muodostumishistoria on valmis. Lisäksi tähtijärjestelmä HIP 67522 ei osoita todisteita protoplanetaarisesta renkaasta. Tähtitieteilijä ei kuitenkaan voi olla varma, onko tämä nuori kuuma Jupiter poikkeava vai tyypillinen kaasujättiläisten tapaus.
Vaikka Yasuhiro Hasegawa, NASAn Jet Propulsion Laboratoryn planeettojen muodostukseen erikoistunut astrofyysikko, ei osallistunut tutkimukseen, ilmaistaan muutama ajatus sen vaikutuksista:
'Tutkijat haluaisivat tietää, onko olemassa hallitseva mekanismi, joka muodostaa useimmat kuumat Jupiterit. Yhteisössä ei tällä hetkellä ole selkeää yksimielisyyttä siitä, mikä muodostumishypoteesi on tärkein havaitsemamme populaation lisääntymiselle. Tämän nuoren kuuman Jupiterin löytö on jännittävää, mutta se on vain vihje vastauksesta. Tarvitsemme lisää mysteerin ratkaisemiseksi.'
Tämä löytö osoittaa myös kuinkaSpitzer, jopa eläkkeellä, tarjoaa meille edelleen arvokkaita tieteellisiä löytöjä. Ensi vuonna, James Webbin avaruusteleskooppi (JWST) lähtee avaruuteen, joka toimii seuraajanaSpitzer(muiden avaruusteleskooppien joukossa). Toivottavasti se paljastaa myös uusia ja jännittäviä asioita, jotka haastavat käsityksemme maailmankaikkeudesta!
Lisälukemista: NASA , The Astronomical Journal