Astronomer som arbetar med data från TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) har hittat en planet där den inte borde vara: i det utrymme som nyligen fylldes av sin värdstjärna när det var en röd jätte.
TESS använder Asteroseismology för att undersöka stjärnor. Den mäter de små svängningarna i en stjärna som ger ledtrådar till dess inre struktur. Dessa ledtrådar är dolda från andra typer av observationer, som ljusstyrka och yttemperatur. I en ny publicerad studie undersökte författarna två rödjättestjärnor: HD 212771 och HD 203949. Dessa är de första asteroseismologistudierna av stjärnor som är kända för att vara värd för planeter.
Uppsatsens titel är "TESS Asteroseismology of the known red-giant host stars HD 212771 and 203949." Huvudförfattaren till uppsatsen är Tiago Campante, från universitetet i Porto, Portugal. I ett pressmeddelande förklarade Campante hur TESSs kraft hjälpte författarna att studera dessa stjärnor: ”TESS-observationer är tillräckligt exakta för att kunna mäta de mjuka pulsationerna på stjärnorna. Dessa två ganska utvecklade stjärnor är också värd för planeter, vilket ger den ideala testbädden för studier av planetenes utveckling. "
"Denna studie är en perfekt demonstration av hur stellar och exoplanetär astrofysik kopplas samman."
Medförfattare Vardan Adibekyan, universitetet i Porto
Även om asteroseismologi handlar om att förstå stjärnor, hjälper det också astronomer med exoplaneter. I sina artiklar säger författarna, ”... asteroseismologi har en djup inverkan på modern astrofysik, särskilt på området exoplanetär vetenskap. Karaktärisering av exoplanet-värdstjärnor via asteroseismologi möjliggör oöverträffad precision i deras absoluta egenskaper hos deras planeter.
I sin studie mätte forskarna storleken, massan och åldern för de två stjärnorna med asterosismologi. Sedan fokuserade de på HD 203949 för att bestämma dess evolutionära tillstånd. De fann att en exoplanet som kretsar runt stjärnan är i en underlig position. HD 203949 hade lämnat sin röda jättefas bakom, men planeten, kallad HD 203949 b, ockuperade en bana som skulle ha blivit uppslukad under stjärnans röda jättefas.
Teamet tror att snarare än att överleva att bli uppslukad av stjärnans utvidgade kuvert, exoplaneten drogs närmare stjärnan av tidvatteninteraktioner, efter att den röda jättefasen var klar.
Dr Dimitri Veras från University of Warwicks Department of Physics är en av författarna. Dr. Veras sade: ”Vi bestämde hur denna planet kunde ha nått sin nuvarande plats och för att göra det om planeten var tvungen att överleva uppslukningen inom den röda jättestjärns stjärna. Arbetet kastar nytt ljus på planeternas överlevnad när deras överordnade stjärnor börjar dö och kanske till och med avslöjar nya aspekter av tidvattenfysiken. ”
Det verkar som en motsägelse. Enligt vår förståelse av stjärnans evolutionära tillstånd borde den ha uppslukat och förstört alla planeter så nära. Planeten är en gasgigant som är cirka 8 gånger massivare än Jupiter. Det är en enorm planet, men det spelar ingen roll. När en stjärna expanderar i sin röda jättefas förstör den snabbt alla planeter som fångats upp i den expansionen. Men ändå är planeten där, vilket betyder att något annat pågår.
Vardan Adibekyan, också från universitetet i Porto, är medförfattare till uppsatsen. Adibekyan sade: ”Denna studie är en perfekt demonstration av hur stellar och exoplanetär astrofysik kopplas samman. Stellaranalys verkar tyder på att stjärnan är för utvecklad för att fortfarande vara värd för en planet på ett så "kort" omloppsavstånd, medan vi från exoplanetanalysen vet att planeten är där! ”
I andra solsystem ser vi gasjättar mycket nära deras stjärnor. De kallas "Hot Jupiters" och det är tänkt att det inte finns något sätt de kunde ha bildat där. Solvinden och strålningen från stjärnan skulle ha förhindrat att gasen smälter samman på den platsen och bildar en planet. Under solsystemets liv migrerar dessa gasjättar genom solsystemet och kretsar ibland närmare sin stjärna, ibland längre. Det är vad som troligtvis hände i vårt eget solsystem med Jupiter, och det är sannolikt också vad som hände med HD 203949 och HD 203949 b.
Men det finns mycket som forskare inte vet om hur den processen spelar ut och vad som driver den. Det är lite av ett dilemma.
”Lösningen på detta vetenskapliga dilemma är dold i det” enkla faktumet ”att stjärnor och deras planeter inte bara bildar utan också utvecklas tillsammans. I detta speciella fall lyckades planeten undvika uppslukningar, säger Adibekyan.
Mer:
- Pressmeddelande: Avsläppt: exoplanets "osannolika" överlevnad
- Uppsats: TESS Asteroseismology of the Known Red-giant Host Stars HD 212771 och HD 203949
