Studien av extrasolplaneter har avslöjat några fantastiska och fascinerande saker. Till exempel har många av de tusentals planeter som hittills upptäckts varit mycket större än deras Solar-motsvarigheter. Till exempel har de flesta gasgiganter som har observerats kretsat nära sina stjärnor (alias "Hot Jupiters") i massa som Jupiter eller Saturn, men har också varit betydligt större i storlek.
Ända sedan astronomer först satte begränsningar för storleken på en extra solgasgasjätt för sju år sedan, har mysteriet om varför dessa planeter är så massivt uthärdat. Tack vare den senaste upptäckten av tvillingplaneter i systemet K2-132 och K2-97 - gjord av ett team från University of Hawaiis Institute for Astronomy med data från Kepler uppdrag - forskare tror att vi kommer närmare svaret.
Studien som beskriver upptäckten - “Seeing Double with K2: Testa re-inflation med två anmärkningsvärt liknande planeter runt röda jättegrenstjärnor ”- dykte nyligen upp i The Astrophysical Journal. Laget leddes av Samuel K. Grunblatt, en doktorand vid University of Hawaii, och inkluderade medlemmar från Sydney Institute for Astronomy (SIfA), Caltech, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), NASA Goddard Space Flight Center , SETI-institutet och flera universitet och forskningsinstitut.
På grund av den ”heta” karaktären hos dessa planeter, tros deras ovanliga storlekar vara relaterade till värme som flyter in och ut ur atmosfären. Flera teorier har utvecklats för att förklara denna process, men inga sätt att testa dem har funnits. Som Grunblatt förklarade, "eftersom vi inte har miljoner år att se hur ett visst planetsystem utvecklas har planetinflationsteorier varit svåra att bevisa eller motbevisa."
För att hantera detta sökte Grunblatt och hans kollegor informationen som samlats in av NASA: s Kepler uppdrag (specifikt från dess K2 uppdrag) att leta efter “Hot Jupiters” som kretsar runt röda jättestjärnor. Dessa är stjärnor som har lämnat huvudsekvensen för deras livslängd och gått in i RGB-fasen Red Giant Branch, som kännetecknas av en massiv expansion och en minskning av yttemperaturen.
Som ett resultat kan röda jättar komma över planeter som går i närheten av dem medan planeter som en gång var avlägsna kommer att börja kretsa nära. I enlighet med en teori som framförts av Eric Lopez - en medlem av NASA Goddards Science and Exploration Directorate - heta Jupiters att banoröda jättar bör blåsas upp om direkt energiuttag från deras värdstjärna är den dominerande processen som blåser upp planeter.
Hittills har deras sökning dykt upp två planeter - K2-132b och K2-97 b - som var nästan identiska när det gäller deras omloppsperioder (9 dagar), radier och massor. Baserat på deras observationer kunde teamet exakt beräkna radierna för båda planeterna och fastställa att de var 30% större än Jupiter. Uppföljningsobservationer från W.M. Keck-observatoriet på Maunakea, Hawaii, visade också att planeterna var bara hälften så massiva som Jupiter.
Teamet använde sedan modeller för att spåra utvecklingen av planeterna och deras stjärnor över tid, vilket tillät dem att beräkna hur mycket värme planeterna absorberade från sina stjärnor. När detta värme överfördes från deras yttre lager till deras djupa inre ökade planeterna i storlek och minskade i densitet. Deras resultat indikerade att planeterna troligtvis behövde den ökade strålningen för att blåsa upp, men mängden de fick var lägre än väntat.
Även om studien är begränsad i omfattning, är Grunblatt och hans teamstudie i överensstämmelse med teorin om att enorma gasjättar blåses upp av värmen från värdstjärnorna. Det förstärks av andra bevislinjer som antyder att stjärna strålning allt är en gasjätten behöver för att dramatiskt ändra dess storlek och densitet. Detta är verkligen betydelsefullt, med tanke på att vår egen sol kommer att lämna sin huvudsekvens en dag, vilket kommer att ha en drastisk effekt på vårt planetsystem.
Som sådan kommer att studera avlägsna röda jättestjärnor och vad deras planeter går igenom hjälpa astronomer att förutsäga vad vårt solsystem kommer att uppleva, om än om några miljarder år. Som Grunblatt förklarade i ett IFA-pressmeddelande:
”Att studera hur stellar evolution påverkar planeter är en ny gräns, både i andra solsystem och vår egen. Med en bättre uppfattning om hur planeter reagerar på dessa förändringar kan vi börja bestämma hur solens utveckling kommer att påverka atmosfären, haven och livet här på jorden. "
Man hoppas att framtida undersökningar som är avsedda för studien av gasjättar runt röda jättestjärnor kommer att hjälpa till att lösa debatten mellan konkurrerande planetinflationsteorier. För deras ansträngningar fick Grunblatt och hans team nyligen tid med NASA: s Spitzer Space Telescope, som de planerar att använda för att utföra ytterligare observationer av K2-132 och K2-97, och deras respektive gasjättar.
Sökningen efter planeter runt röda jätte- stjärnor förväntas också intensifieras under de kommande åren med att han utplacerade NASA: s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) och James Webb Space Telescope (JWST). Dessa uppdrag kommer att lanseras under 2018 respektive 2019, medan K2-uppdraget förväntas hålla i minst ytterligare ett år.
