Förorsakar tidvattenutveckling stjärnor att äta planeter?

Pin
Send
Share
Send

Med framgången med Kepler-uppdraget har livskraften att leta efter planeter via transiter nått mognad. Baserat på procentandelen stjärnor med superjoviska planeter i solens närhet, en Hubble-observationskörning på det kulakluster 47 Tuc förväntas hitta ungefär 17 "heta Jupiters". Ändå hittades inte en enda. Uppföljningsstudier på andra regioner i 47 Tuc, publicerad 2005, rapporterade också om en liknande brist på signaler.

Kunde den subtila effekten av tidvattenkrafter ha orsakat planeterna att konsumeras av sina moderstjärnor?

Inom vårt solsystem är effekterna av tidvattenpåverkan mer subtila än planeten förstörelse. Men på stjärnor med massiva planeter i snäva banor kan effekterna vara mycket olika. Eftersom en planet skulle kretsa om sin moderstjärna, skulle dens gravitationskraft dra stjärnans fotosfär mot den. I en friktionsfri miljö skulle den upphöjda buken förbli direkt under planeten. Eftersom den verkliga världen har verklig friktion kommer utbuktningen att förflyttas.

Om stjärnan roterar långsammare än planeten kretsar (ett troligt scenario för nära planeter, eftersom stjärnor bromsar sig via magnetisk brytning under bildningen), kommer utbuktningen att släpa bakom planeten eftersom dragningen måste tävla mot det fotosfäriska materialet genom vilket det drar. Detta är samma effekt som händer mellan Earth-Moon-systemet och är därför vi inte har tidvatten när månen är över huvudet, utan snarare tidvatten uppstår en tid senare. Denna försenade utbuktning skapar en komponent av tyngdkraften motsatt planetens rörelseriktning och bromsar den ner. Allteftersom tiden går dras planeten närmare stjärnan med detta vridmoment som ökar gravitationskraften och påskyndar processen tills planeten så småningom kommer in i stjärnans fotosfär.

Eftersom transitupptäckter förlitar sig på att planets omloppsplan är exakt i linje med dess moderstjärna och vår planet, gynnar planeterna i en mycket snäv bana eftersom planeter längre ut är mer benägna att passera över eller under sin moderstjärna när de ses från jorden. Resultatet av detta är att planeter som potentiellt kan upptäckas med denna metod är särskilt benägna att denna tidvattenbromsning och förstörelse. Denna effekt med kombinationen av åldern 47 Tuc, kan förklara upptäcktsbristen.

Med hjälp av en Monte-Carlo-simulering undersöker ett nyligen uppsatser denna möjlighet och upptäcker att med tidvatteneffekterna redovisas icke-upptäckten i 47 Tuc helt utan behov av att inkludera ytterligare skäl (som metallbrist i klustret). Men för att gå utöver att bara förklara ett nullresultat gjorde laget flera förutsägelser som skulle tjäna till att bekräfta förstörelsen av sådana planeter. Om en planet konsumeras helt, borde de tyngre elementen vara närvarande i atmosfären hos deras moderstjärna och därmed kunna detekteras via deras spektra i kontrast till den totala kemiska sammansättningen av klustret. Planeter som var tidigt avrivna från atmosfären genom att fylla sina Roche Lobes kunde fortfarande upptäckas som ett överskott av steniga superjordar.

Ett annat test skulle kunna lösa jämförelse mellan flera av de öppna kluster som är synliga i Kepler-studien. Om astronomer finner en minskning av sannolikheten för att hitta heta Jupiters motsvarande en minskning med klusteråldern, skulle detta också bekräfta hypotesen. Eftersom flera sådana kluster finns inom det område som planeras för Kepler-undersökningen, är detta alternativ det mest lättillgängliga. I slutändan gör detta resultat klart att om astronomer förlitar sig på metoder som är bäst lämpade för korta periodplaneter, kan de behöva utvidga sitt observationsfönster tillräckligt eftersom planeter med en tillräckligt kort period kan vara benägna att konsumeras.

Pin
Send
Share
Send