Když obří planety obíhají kolem hvězd

Co se stane s planetami obíhajícími kolem hvězd, které stárnou kolem hlavní sekvence a vyvinou se v červené obry? Tyto obrovské zčervenalé hvězdy - osud naší Slunce za miliardy let - mohou mít významný dopad na populace planet kolem nich. Nová studie zkoumá tyto dopady tím, že se dívá na oběžné dráhy plynných obrů, které těsně krouží vyvinuté hvězdy.

Umělec dojem plynové obří planety K2-132b těsně obíhající kolem svého hostitele, červeno-obří hvězdy.
Karen Teramura, UH IfA

Neobjevená populace

Aktuální velikost Slunce jako hvězdy hlavní sekvence (žlutý kruh) ve srovnání s velikostí Slunce bude jako červený obr (červený kruh). Jak ovlivňují nafouknuté velikosti vyvinutých hvězd jejich planety?
Oona Räisänen

Množství dat z mise Kepler / K2 stále přichází - navzdory tomu, že vesmírná loď je téměř prázdná! - a pomocí této pomoci jsme objevili tisíce exoplanet. Z těchto dat můžeme začít zkoumat různé populace exoplanet: od malých skalních světů obíhajících malé trpasličí hvězdy, až po plynové obry kolem hvězd hlavní sekvence, jako je naše Slunce.

Jednou z kategorií exoplanet, které se teprve začínáme učit, je planety obíhající vyvinutými hvězdami - hvězdy, které opustily hlavní sekvenci a vyrostly v obrovské červené obry. Co se stane s uzavřenými planetami, když jejich hvězda stárne a nafoukne se? Jaký osud nás čeká, když se to stane s našimi vlastními miliardami Slunce od nynějška? A jak tyto planety vůbec dorazily na své oběžné dráhy?

Nedávné objevy planet obřích plynů kolem vyvíjených hvězd nám umožnily začít zkoumat tyto planety jako populaci. V nové studii tým vědců vedený Samuelem Grunblattem (Institut pro astronomii, University of Hawaii) prozkoumal vlastnosti dvou takových planet, a pak je uvedl do kontextu s dalšími známými obřími planetami kolem obřích hvězd i ne- vyvinul hvězdy.

Pozorování radiální rychlosti Kepler-643 (nahoře), K2-132 (uprostřed) a K2-97 (dole), tří systémů, kde se blízko obří planety obíhaly kolem hvězd. Zdá se, že planety sledují trend, kdy planety na delších oběžných drahách jsou excentričtější než planety, které obíhají blíže kolem své hostitelské hvězdy.
Grunblatt a kol. 2018

Excentricity pro dva další obry

Grunblatt a spolupracovníci použili měření radiálních rychlostí obřích planet K2-97b a K2-132b, provedených pomocí HIRES spektrografu na dalekohledu Keck-I na Havaji, aby prozkoumali oběžné dráhy těchto dvou planet kolem jejich červeno-obří hostitelské hvězdy. Poté porovnali orbitální excentricitu těchto planet s těmi z jiných známých obřích planet obíhajících jak obří hvězdy, tak trpaslíky.

Autoři zjišťují, že pro blízké planety mají tyto obíhající vývojové hvězdy tendenci mít více excentrických drah než ekvivalentní planety kolem hvězd hlavní sekvence. Rozdíl je nepatrný - střední excentricita ~ 0, 152 vs. ~ 0, 056 pro blízké obry obíhající obří hvězdy vs. trpaslíky, ale to stačí k tomu, aby bylo možno uvést statistický rozdíl mezi oběma populacemi.

Svědkem smrtící spirály

Orbitální období vs. excentricita pro obří planety obíhající obří a trpasličí hvězdy. Close-in obří planety obíhající obří hvězdy mají mírně odlišné rozdělení výstřednosti než ty obíhající trpaslíci.
Grunblatt a kol. 2018

Proč by to mohlo být? Grunblatt a spolupracovníci navrhují, že jak se tyto planety vyvíjejí, jejich oběžné dráhy přecházejí do přechodné, mírně excentrické fáze. V důsledku rychlých přílivových interakcí s jejich vyvíjenými hostiteli, které mají mnohem větší hvězdné poloměry a konvektivní obálky než hvězdy hlavní sekvence, se oběžné dráhy planet planet zmenšují rychleji, než cirkulují. Pokud tomu tak je, sledujeme tyto planety, jak se rozkládají k jejich případné ohnivé smrti.

Jak můžeme potvrdit tento obrázek v budoucnosti? Mise K2 může být téměř u konce, ale NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) se právě spustila a očekává se, že bude pozorovat více než stokrát tolik vyvinutých hvězd, jako Kepler / K2. S údaji TESS na obzoru můžeme doufat, že brzy budeme mít statistiky potřebné k sestavení obrazu vývoje planety kolem obřích hvězd.

Citace

Samuel K. Grunblatt a kol. 2018 ApJL 861 L5. doi: 10, 3847 / 2041-8213 / aacc67

Související články v časopise

  • Uvidíme dvojnásobek s K2 : Testování opětovné nafukování se dvěma pozoruhodně podobnými planetami kolem hvězd větve Red Giant Branch: 10, 3847 / 1538-3881 / aa932d
  • K2-97b: A (Re -?) Nafukovaná planeta obíhající kolem červeného obra Star doi: 10, 3847 / 0004-6256 / 152/6/185
  • Hmotnostní omezení planetárního systému WASP-47 z radiální rychlosti doi: 10, 3847 / 1538-3881 / 153/2/70
  • Projekt K2-ESPRINT V: Obří planeta krátkého období obíhající kolem hvězd Subgiant * doi: 10, 3847 / 0004-6256 / 152/5/143
  • Znovu nahuštěné teplé tepláky kolem Red Giants doi: 10, 3847 / 0004-637X / 818/1/4
  • K2-66b a K2-106b: Dvě velmi horké planety menší velikosti Neptun s vysokou hustotou doi: 10, 3847 / 1538-3881 / aa725f

Tento příspěvek se původně objevil na AAS Nova, kde jsou uvedeny nejdůležitější poznatky z časopisů americké astronomické společnosti.