O segredo por trás da formação de exoplanetas super-Terra e sub-Netuno foi revelado através do estudo de quatro planetas jovens em evaporação.
Cerca de 350 anos-luz À distância, o sistema V1298 Tau tem um filho o sol– Como EstrelaCom apenas 23 milhões de anos, os quatro planetas orbitam a sua estrela em órbita perfeita e todos eles podem ser vistos viajando. Foi descoberto em 2019 pelos astrônomos Eric Peticura, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, e Trevor David, do Flatiron Institute, em Nova York. Telescópio Espacial Keplerda missão K2, todos os quatro planetas são massivos, com raios variando de cinco a 10 vezes maiores que Terra.
Super-Terras são planetas rochosos maiores que o nosso. Sub-Netunos são menores que os mundos parcialmente gasosos Netuno. Juntos, os dois tipos de planetas são as classes de mundos mais comuns descobertas pelos caçadores de exoplanetas até agora. (Planetas menores que a Terra podem na verdade ser mais comuns, mas são mais difíceis de encontrar, por isso não encontramos muitos.) O que é interessante é que o nosso sistema solar Não existe super-Terra ou sub-Netuno, e os astrônomos não sabem por que nosso sistema solar não tem esses planetas comuns, ou como esses mundos se formam.
É por isso que as observações do V1298 Tau representam um enorme avanço. Quando um planeta transita ou passa em frente da sua estrela hospedeira, bloqueia parte da luz da estrela. A quantidade de luz que bloqueia nos diz o raio do planeta. A frequência com que vemos esse trânsito planetário nos indica seu período orbital. Os quatro planetas têm períodos orbitais de 8,2, 12,4, 24,1 e 48,7 dias terrestres, respectivamente. É um sistema muito compacto – todos os quatro planetas cabem facilmente na órbita do planeta mais interno do nosso sistema solar. mercúrio.
Como os planetas estão todos muito próximos, a sua gravidade atrai-se mutuamente, por vezes puxando um planeta um pouco mais rápido na sua órbita, e por vezes um pouco mais lento, dependendo das posições relativas dos respectivos planetas. Como resultado, os planetas por vezes fazem os seus trânsitos programados um pouco tarde ou um pouco mais cedo. Estas variações no tempo de trânsito, ou TTVs, podem informar os investigadores sobre as massas dos planetas: quanto maior a variação no tempo de um trânsito, mais massa o planeta atrai para o mundo em trânsito.
Com os raios e massas dos planetas, a equipa de Livingstone conseguiu calcular as densidades dos planetas e descobriu que eram muito leves.
“Os raios invulgarmente grandes dos planetas jovens levaram à hipótese de que têm uma densidade muito baixa, mas isto nunca foi medido,” disse Trevor David. Relatório. “Ao pesar estes planetas pela primeira vez, fornecemos a primeira evidência observacional de que são de facto excepcionalmente gordos, fornecendo uma referência importante e há muito esperada para as teorias da evolução planetária.”
Na verdade, os planetas são muito menos densos. Todos eles se formam com atmosferas estendidas como Netuno, mas por estarem tão próximos de sua estrela, a intensa luz ultravioleta e os raios X aquecem suas atmosferas. Isto faz com que a atmosfera de cada mundo se expanda e fique inchada – na verdade, os planetas têm apenas um fraco controlo sobre as suas atmosferas. Como resultado, a atmosfera de cada mundo é inevitavelmente removida para o espaço vento estrela Radiação. Este processo é denominado fotoevaporação. A equipe de Livingston até procurou características espectrais desses fluxos de planetas, mas o seu sinal é sobrecarregado por fortes ventos estelares.
A fotoevaporação continuará por mais 100 milhões de anos, altura em que os planetas terão sido reduzidos. As medições sugerem que todos os quatro mundos têm núcleo rochoso do mesmo tamanho. Os dois mundos interiores perdem completamente a sua atmosfera e tornam-se super-Terras rochosas. Os dois planetas exteriores têm agora o dobro da massa porque a maior distância da sua estrela lhes dá um pouco de protecção, mas também perdem completamente as suas atmosferas, ou retêm algumas para formar mini-Neptunos.
A compactação de suas órbitas sugere que é assim que se parecem os sistemas de pedaços em um pote, como os mundos. Trapista-1Forma – Planetas do mesmo tamanho e massa, todos em órbitas circulares regularmente espaçadas.
“O mais emocionante é que estamos vendo uma prévia do que poderia se tornar um sistema planetário normal”, disse Livingston. “Os quatro planetas que estudamos poderiam colapsar em super-Terras e sub-Netunos – nossos tipos mais comuns de planetas. GaláxiaMas nunca tivemos uma imagem clara deles em seus anos de formação.”
As descobertas foram relatadas na revista em 7 de janeiro. Natureza.
