Studien av extrasolplaneter har visat några ganska intressanta kandidater under de senaste åren. Från 1 augusti 2017 har totalt 3 639 exoplaneter upptäckts i 2 729 planetariska system och 612 multipla planetsystem. Många av dessa upptäckter har utmanat konventionellt tänkande om planeter, särskilt när det gäller deras storlekar och avstånd från deras solar.
Enligt en studie av ett internationellt team av astronomer är de senaste exoplanetupptäckterna i linje med denna trend. Känd som EPIC 211418729b och EPIC 211442297b, dessa två gasjättar kretsar runt stjärnor som ligger ungefär 1569 och 1360 ljusår från jorden (respektive) och liknar storleken som Jupiter. Kombinerat med deras relativt nära omloppsbana till sina stjärnor har laget utsett dem till "Warm Jupiters".
Studien, med titeln "EPIC 211418729b och EPIC 211442297b: Two Transiting Warm Jupiters", dykte nyligen upp online. Ledd av Avi Shporer - en postdoktor med avdelningen Geological and Planetary Sciences (GPS) vid California Institute of Technology (Caltech) - förlitade teamet sig på data från Kepler och K2 uppdrag och uppföljningsobservationer med flera markbaserade teleskop för att bestämma storlekar, massor och bana för dessa planeter.
Som de indikerar i sin studie identifierades de två planeterna ursprungligen som transiterande planetkandidater av K2 uppdrag. Med andra ord, de upptäcktes ursprungligen genom transitmetoden, där astronomer mäter dopp i en stjärna ljusstyrka för att bekräfta att en planet passerar mellan observatören och stjärnan. Dessa observationer ägde rum under K2Kampanj 5-observationer som ägde rum mellan 27 april och 10 juli 2015.
Teamet genomförde sedan uppföljningsobservationer med hjälp av Keck II-teleskopet (beläget vid W.M. Keck Observatory på Hawaii) och Gemini North Telescope (vid Gemini-observatoriet, även på Hawaii). Dessa observationer, utförda från januari 2016 till maj 2017, kombinerades sedan med spektraldata och radiella hastighetsmätningar från High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) på Keck I-teleskopet.
Slutligen tilllade de fotometriska data från Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile, South African Astronomical Observatory (SAAO) och Siding Spring Observatory (SSO) i Australien. Dessa uppföljningsobservationer bekräftade närvaron av dessa två exoplaneter. Som de skrev i studien:
”Vi har upptäckt två transiterande varma Jupiter-exoplaneter som ursprungligen identifierades som transiterande kandidater i K2-fotometri… Båda planeterna är en av de längsta perioderna som övergår gasjätteplaneter med en uppmätt massa och kretsar kring relativt gamla värdstjärnor. Båda planeterna är inte uppblåsta eftersom deras radier överensstämmer med teoretiska förväntningar. ”
Från sina observationer kunde teamet också producera uppskattningar av planets respektive storlekar, massor och omloppsperioder. Medan EPIC 211418729 b mäter 0,942 Jupiterradier, har ungefär 1,85 Jupitermassor och en omloppsperiod på 11,4 dagar, EPIC 211442297 b mäter 1.115 Jupiterradier, har ungefär 0,84 Jupitermassor och en omloppsperiod på 20,3 dagar.
Baserat på deras uppskattningar upplever dessa planeter yttemperaturer på upp till 719 K (445,85 ° C; 834,5 ° F) respektive 682 K (408,85 ° C; 768 ° F). Som sådant klassificerade de dessa planeter som "Varma Jupiters", eftersom de undviker vad som anses typiskt för "Hot Jupiters" - som har exotiska atmosfärer som upplever temperaturer så höga som flera tusen kelvin.
Forskarna noterade att baserat på deras omloppsperioder har dessa två planeter några av de längsta omloppsperioderna för någon övergångsgigant (det vill säga de som har upptäckts med hjälp av transitmetoden) upptäckt hittills. Eller som de säger i sin studie:
”Både EPIC 211418729b och EPIC 211442297b är bland de längsta perioderna som övergår gasjätteplaneter med en uppmätt massa. I själva verket är enligt NASA Exoplanet Archive (Akeson et al. 2013) EPIC 211442297b för närvarande den längsta perioden K2 som transiterar exoplanet med en väl begränsad massa. ”
En annan intressant observation var det faktum att ingen av dessa exoplaneter blåste upp, vilket är något de inte förutsåg. När det gäller Hot Jupiters genomgår atmosfärerna en utvidgning till följd av mängden solbestrålning de får, vilket resulterar i vad teamet hänvisar till som en "radie-bestrålningskorrelation" i sitt papper. Med andra ord, Hot Jupiters är massiva, men är också kända för att ha låga tätheter jämfört med svalare gasjättar.
Istället fann teamet att både EPIC 211418729b och EPIC 211442297b hade radier som var förenliga med vad teoretiska modeller förutspår för gasjättar av deras massa. Deras resultat ledde också till att de gjorde några tentativa slutsatser om planeternas strukturer och kompositioner. Som de skrev:
”Båda planeterna är inte uppblåsta jämfört med teoretiska förväntningar, till skillnad från många andra planeter i diagrammet. Deras positioner ligger nära eller överensstämmer med teoretiska förväntningar på en planet med liten eller ingen stenig kärna, för EPIC 211442297b, och en planet med en betydande stenig kärna för EPIC 211418729b. ”
Dessa resultat tyder på att solbestrålning inte spelar någon viktig roll för att bestämma radien för varma jupiter. Det ställer också några intressanta frågor om sambandet mellan radier och bestrålning med andra gasjättar. I framtiden kommer EPIC 211418729b och EPIC 211442297b att vara framtidens mål K2 observationer under uppdragets kampanj 18 - som kommer att pågå från maj till augusti 2018.
Dessa observationer kommer säkert att ge viss ytterligare inblick i dessa planeter och mysterierna som denna studie har gjort. Framtida undersökningar av transiterande exoplaneter - genomförda av nästa generations instrument som Transiting Exoplanet Survey Satellits (TESS) - och direktbildsundersökningar genomförda av James Webb Space Telescope (JWST) kommer säkert att avslöja ännu mer om avlägsna exotiska exoplaneter.
