Przejdź do treści

Gorący Jowisz z wyjątkowym towarzyszem

Atmosfera gorącego Jowisza na tle macierzystej gwiazdy

Przez stulecia ludzkość zastanawiała się, czy istnieją inne planety poza Układem Słonecznym, czy też jesteśmy wyjątkowi. Pierwsze zarejestrowane próby zaobserwowania innych planet datowane są na ok. XIX wiek – chociaż spekulacje na temat egzoplanet trwają od XVI wieku – ale do ostatnich kilku dekad ludzkość nie dysponowała technologią umożliwiającą szczegółowe pomiary wymagane do wykrycia planet krążących wokół innych gwiazd.

Pierwsza wykryta egzoplaneta – 51 Pegasi b – została odkryta w 1995 roku, i od tego czasu dowiedzieliśmy się, że egzoplanety są w rzeczywistości bardziej regułą niż wyjątkiem. Niektóre z najczęściej występujących egzoplanet, jakie jesteśmy w stanie wykryć, nazywane są gorącymi Jowiszami – duże gazowe olbrzymy, takie jak nasz Jowisz, ale krążące tak blisko swoich macierzystych gwiazd, że ich okresy orbitalne wynoszą zaledwie 10 dni lub mniej – oraz mini-Neptunami, podobnymi w składzie do naszego Neptuna, ale będące mniejszymi.

W swoim artykule autorzy omawiają unikalny układ o nazwie TOI-1130, który posiada zarówno gorącego Jowisza, jak i mini-Neptuna. Gorący Jowisz, TOI-1130 c, został potwierdzony dzięki pomiarom prędkości radialnej i ma masę ok. 0,974 MJup (masy Jowisza) a jego okres orbitalny wynosi 8,4 dnia. Mniej natomiast wiadomo o mini-Neptunie, TOI-1130 b, ponieważ astronomowie nie posiadają detekcji jego prędkości radialnej, ale autorzy są w stanie ustalić górną granicę masy na 40 mas Ziemi. Robią to, dopasowując dane prędkości radialnej w oparciu o założenie, że istnieją dwie planety, i określając w oparciu o znaną masę gorącego Jowisza, jaka mogłaby być największa masa drugiej planety.

Ale dlaczego ten układ planetarny jest tak wyjątkowy? TOI-1130 jest jednym z zaledwie trzech znanych układów, w których gorąca egzoplaneta typu jowiszowego ma jako towarzysza inną planetę orbitującą wokół tej samej gwiazdy. Pozostałe dwa układy to WASP-47 i Kepler-730. Taki układ uważany jest za dziwny, zarówno dlatego, że posiadamy niewielką próbkę takich układów, jak i dlatego, że obecne modele migracji wskazują, że Jowisz zrzuciłby mniejsze planety z drogi, przesuwając się na swoją obecną orbitę.

Pomimo powszechnego występowania gorących Jowiszów, sposób ich powstawania jest wciąż palącym tematem badań, a układy takie jak te trzy mogą rzucić więcej światła na problem formowania się tychże. Trzy główne teorie formowania się gorących Jowiszów wymienione w tym artykule to:
1.    Migracja: gorący Jowisz uformował się dalej w dysku protoplanetarnym i wędrował do wewnątrz układu w różnych potencjalnych procesach;
2.    Tworzenie się in situ: gorący Jowisz powstał tam, gdzie jest teraz, bardzo blisko macierzystej gwiazdy;
3.    Rozpraszanie planeta-planeta: planety, które przechodzą blisko siebie, oddziałują na siebie grawitacyjnie i popychają się na nowe, różne orbity.

W układach takich jak TOI-1130, pierwsza teoria dotycząca migracji może być prawdopodobnie wykluczona ze względu na brak wpływu na mini-Neptuna. To wskazuje, że różne mechanizmy formowania się mogą działać na różne gorące Jowisze. Jest kilka aktualnych i planowanych na przyszłość instrumentów zdolnych do przeprowadzania dużych przeglądów egzoplanet, takich jak Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), James Webb Space Telescope (JWST, jeżeli kiedykolwiek poleci w kosmos) oraz Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). Gdyby można było znaleźć większą próbkę takich układów za pomocą tego typu instrumentów, moglibyśmy prawdopodobnie dowiedzieć się więcej o mechanizmach powstawania gorących Jowiszów, a także ich mniej znanych kuzynów, ciepłych Jowiszów (ich okres orbitalny zawiera się w przedziale 10–100 dni). Ponadto, ponieważ gorący Jowisz w układzie TOI-1130 ma dłuższy okres orbitalny niż te w układzie WASP-47 czy w Kepler-130, autorzy uważają, że zdobycie większej ilości wiedzy o nim może rzucić światło na różnice pomiędzy formowaniem się krótkookresowych i długookresowych olbrzymich egzoplanet, ponieważ ich okres orbitalny jest bliski 10-dniowemu limitowi dla planet, które są uważane za gorące Jowisze. TOI-1130 ma również tę zaletę, że gwiazda macierzysta układu jest znacznie jaśniejsza niż te w układzie WASP-47 czy Kepler-130, co ułatwia obserwowanie zmian w kształcie widma gwiazdy wywołanych przez egzoplanety. Dowiadując się więcej na temat tych dziwnych układów, możemy mieć nadzieję, że uda nam się lepiej zrozumieć, jak tworzą się te inne układy planetarne oraz jakiego rodzaju układów możemy spodziewać się w przyszłości.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
You’ve Got a Friend in Me: A Hot Jupiter with a Unique Companion

TESS Spots a Hot Jupiter with an Inner Transiting Neptune

Źródło: AAS Nova

Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca atmosferę gorącego Jowisza na tle swojej gwiazdy macierzystej. Źródło: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI).