Изучение планет вне Солнца выявило некоторые фантастические и захватывающие вещи. Например, из тысяч планет, открытых до сих пор, многие были намного больше, чем их солнечные аналоги. Например, большинство газовых гигантов, которые наблюдались на орбите близко к своим звездам («Горячие Юпитеры»), были похожи по массе на Юпитер или Сатурн, но также были значительно больше по размеру.
С тех пор, как астрономы впервые наложили ограничения на размер сверхсолнечного газового гиганта семь лет назад, загадка того, почему эти планеты настолько массивны, дошла до нас. Благодаря недавнему открытию планет-близнецов в системе K2-132 и K2-97 - сделано командой из Института астрономии Гавайского университета с использованием данных из Kepler миссия - ученые считают, что мы все ближе к ответу.
Исследование, которое детализирует открытие - «Увидеть дважды с K2: Тестирование реинфляции с двумя удивительно похожими планетами вокруг звезд красных гигантских ветвей »- недавно появилось в Астрофизический Журнал. Группу возглавлял Сэмюэль К. Грюнблатт, аспирант Гавайского университета, и в его состав входили члены Сиднейского института астрономии (SIfA), Caltech, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), НАСА Центр космических полетов имени Годдарда Институт SETI, а также многочисленные университеты и исследовательские институты.
Из-за «горячей» природы этих планет, их необычные размеры, как полагают, связаны с теплом, текущим в их атмосферу и из нее. Для объяснения этого процесса было разработано несколько теорий, но средства их проверки отсутствуют. Как объяснил Грунблатт, «поскольку у нас нет миллионов лет, чтобы увидеть, как развивается конкретная планетная система, теории инфляции планет было трудно доказать или опровергнуть».
Чтобы решить эту проблему, Грюнблатт и его коллеги провели поиск в данных, собранных НАСА. Kepler миссия (особенно из его K2 миссия) искать «горячих юпитеров», вращающихся вокруг красных гигантов. Это звезды, которые вышли из главной последовательности своей продолжительности жизни и вошли в фазу Красной Гигантской Ветви (RGB), которая характеризуется обширным расширением и понижением температуры поверхности.
В результате красные гиганты могут обогнать планеты, которые вращаются близко к ним, в то время как планеты, которые были когда-то отдаленными, начнут вращаться близко. В соответствии с теорией, выдвинутой Эриком Лопесом (Eric Lopez) - членом Управления по науке и исследованиям НАСА Годдарда, - горячие Юпитера должны указывать на то, что красные орбиты Юпитера должны стать раздутыми, если прямой выход энергии от их ведущей звезды является доминирующим процессом, раздувающим планеты.
Пока что их поиск обнаружил две планеты - K2-132b и K2-97 b - которые были почти идентичны с точки зрения их орбитальных периодов (9 дней), радиусов и масс. Основываясь на своих наблюдениях, команда смогла точно рассчитать радиусы обеих планет и определить, что они на 30% больше Юпитера. Последующие наблюдения от W.M. Обсерватория Кека в Маунакеа, Гавайи, также показала, что планеты были только вдвое менее массивными, чем Юпитер.
Затем команда использовала модели для отслеживания эволюции планет и их звезд с течением времени, что позволило им рассчитать, сколько тепла планеты поглощают от своих звезд. Поскольку это тепло передавалось от их внешних слоев к их глубоким внутренностям, планеты увеличивались в размерах и уменьшались в плотности. Их результаты показали, что в то время как планеты, вероятно, нуждались в увеличении радиации для раздувания, количество, которое они получили, было ниже, чем ожидалось.
В то время как исследование ограничено в объеме, исследование Grunblatt и его команды согласуется с теорией, что огромные газовые гиганты надуваются теплом своих звезд-хозяев. Это подтверждается и другими свидетельствами того, что намек на то, что звездное излучение - это все, что нужно газовому гиганту, чтобы резко изменить его размер и плотность. Это, безусловно, важно, учитывая, что наше собственное Солнце когда-нибудь выйдет из своей главной последовательности, что окажет радикальное влияние на нашу систему планет.
Таким образом, изучение далеких красных гигантских звезд и того, через что проходят их планеты, поможет астрономам предсказать, что наша Солнечная система испытает, хотя и через несколько миллиардов лет. Как объяснил Грюнблатт в заявлении для прессы IfA:
«Изучение влияния звездной эволюции на планеты - это новый рубеж, как в других солнечных системах, так и в нашей. Получив лучшее представление о том, как планеты реагируют на эти изменения, мы можем начать определять, как эволюция Солнца повлияет на атмосферу, океаны и жизнь здесь, на Земле ».
Есть надежда, что будущие исследования, посвященные изучению газовых гигантов вокруг звезд красных гигантов, помогут урегулировать спор между конкурирующими теориями инфляции планет. За их усилия Грюнблатт и его команда были недавно награждены космическим телескопом НАСА Spitzer, который они планируют использовать для проведения дальнейших наблюдений за K2-132 и K2-97 и их соответствующими газовыми гигантами.
Ожидается, что поиск планет вокруг красных гигантских звезд в ближайшие годы также активизируется благодаря развертыванию транзитного спутника НАСА для транзитной экзопланеты (TESS) и космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Эти миссии начнутся в 2018 и 2019 годах, соответственно, в то время как ожидается, что миссия К2 продлится еще как минимум год.
