Ny forskning hjälper till att förklara hur dramatiska lutningar kan påverka exoplanetsbanor.
(Bild: © Sarah Millholland / NASA / JPL-Caltech)
Många främmande planeter runt stjärnor som vår sol är potentiellt extra lutade, vilket leder till dramatiska gungor mellan extrema vintrar och somrar, konstaterar en ny studie.
NASA: s Kepler rymdskepp avslöjade att ungefär 30 procent av stjärnorna som liknar våra solen har superjordar. Som deras namn antyder är superjordar lite större än jorden, ungefär två till tio gånger jordens massa.
De hittills hittade superjordarna ligger relativt nära sina stjärnor och tar mindre än 100 dagar att fullfölja en bana, enligt ett uttalande om det nya arbetet. Som jämförelse tar Merkurius 88 dagar att gå runt solen.
Konstigt nog finns många av dessa superjordar nästan - men inte riktigt - i naturligt stabila förhållanden kända som orbital resonanser, som uppstår när kretsande kroppar utövar ett regelbundet gravitationspåverkan på varandra. Exempelvis leder Plutos och Neptuns omloppsresonans Pluto att komplettera två varv runt solen under den tid det tar Neptunus att kretsa tre gånger. Däremot finns många superjordar i par som är nära, men inte i, sådana orbitalresonanser.
Nu föreslår forskare att det potentiella svaret på detta mysterium är att sådana världar är mycket lutade. "Om det är sant, innebär detta att deras säsonger är extremt, och deras väder och klimat kommer att påverkas inte trivialt också," säger huvudstudieförfattaren Sarah Millholland, en astronom vid Yale University i Connecticut, berättade Space.com.
Tidigare forskning antydde att när planeter är nära att komma i omloppsresonans, kan deras stjärnornas tyngdkraft på dessa världar leda till tidvattenkrafter som kan tömma energi bort från deras orbitalrörelser, omvandla den till värme och hålla dessa världar från att synkronisera sina banor . Men tidigare arbete fann också att sådana tidvattenkrafter inte är av sig själva tillräckligt starka för att förhindra orbital resonans, säger forskarna.
Forskarna körde datorsimuleringar som modellerar vad som händer när polerna på dessa planeter lutas med avseende på deras banor. De fann att med höga axiella lutningar, tidvattenkrafter "är mycket effektivare att dränera orbital energi till värme i planeterna," Millholland sade i uttalandet.
Ju större axiell lutning, desto mer variation i hur mycket solljus olika delar av en planet får under loppet av året. Jordens axiella lutning på cirka 23,5 grader resulterar i sina säsonger; Uranus extrema axiella lutning på 98 grader lämnar planetens vintersida i fullständigt mörker under 21 år och sommarsidan i konstant dagsljus under samma tid.
"Fram till nu var det typiska antagandet att exoplaneter i närheten har noll axiell lutning," berättade Millholland till Space.com. "Vår studie tyder på annat."
Det fenomen som forskarna upptäckte kan också leda till extraordinära mängder uppvärmning i dessa exoplaneter. En liknande effekt resulterar i att Jupiters måne Io "har extrem vulkanisk aktivitet; det är den mest geologiskt aktiva kroppen i solsystemet, sa Millholland.
Forskarna "tyder inte på att spinnpoler i alla exoplaneter är mycket lutade," noterade Millholland. Men om en betydande bråkdel är, det skulle förklara varför så många närliggande superjordar har banor som astronomer har upptäckt, sade hon.
Forskarna analyserar nu hur sätt uppvärmning relaterad till hög axiell lutning kan påverka strukturerna på dessa planeter, sade Millholland. Exoplaneter med höga axiella lutningar bör ha värmesignaturer som kan upptäckas av framtida rymduppdrag, t.ex. James Webb rymdteleskop, tilllade forskarna.
Forskarna detaljerade deras resultat online 4 mars i tidskriften Nature Astronomy.
- Weird World: Evaporating Exoplanets Orbit Is Misaligned | Plats
- Jordstorlek 'Lava Planet' med 8,5 timmars år bland de snabbaste någonsin sett
- Hittades! 'Young Jupiter,' den minsta exoplaneten direkt sett av teleskopet
