"Hot Jupiter" oběti smrtících přílivových sil?

Nový model vysvětluje záhadnou planetární prázdnotu v kulovitých shlucích

Horký Jupiter, který má být zničen hvězdou © NASA / GSFC / Frank Reddy
číst nahlas

Špatné zprávy pro lovce exoplanet: Namísto toho, aby ledovec planety doufal v kulovitých shlucích, tam mohly být dávno zničeny větší plynové planety. Nový model ukazuje, že přílivové síly mezi hvězdami a jejich těsně obklopující „horký Jupiter“ ničí jednu třetinu všech planet za pouhou miliardu let. Pro hledání exoplanet to znamená, že by se měla zaměřit na mladší hvězdokupy, pokud chce být úspěšná.

Když astronomové začali před deseti lety hledat exoplanety hvězdných hvězd, doufali, že najdou mnoho nových mimozemských světů. Protože kde jinde by měla být hustota planetárních systémů vyšší než tady, kde je extrémně mnoho hvězd podobného věku blízko sebe. První mapování globulárního uskupení 47 Tucanae, ve kterém bylo asi 34 000 „kandidátních“ hvězd podrobeno screeningu na známky planetárního průchodu, však bylo zklamáním: „Pozorovali tolik hvězd, že si lidé mysleli, že určitě najdou nějaké planety „Vysvětluje Johnovi Debesovi z Goddard Space Flight Center NASA. "Ale tomu tak nebylo."

Zoufalá těsnost a malé „krmení“

Ve skutečnosti většina exoplanet dnes známých nebyla objevena v takových hvězdokupách, ale kolem osamělých hvězd. "Ukázalo se, že kulovité shluky jsou drsným sousedstvím pro planety, protože v okolí je mnoho hvězd, které tlačí, a málo jídla pro ně, " řekl kolega Debes Brian Jackson.

Vysoká hustota hvězd může způsobit, že planety budou vyhozeny ze svých drah interakcí různých gravitačních sil a například padnou do sousední hvězdy. Studie navíc zjistily, že takové kulové hvězdokupy obvykle obsahují relativně málo těžších prvků, označovaných v žargonu astronomů jako „kovy“. To jsou však základní suroviny pro tvorbu planet.

Přílivová síla jako rozhodující faktor?

Nyní Debes a Jackson vyvinuli další teorii, která vysvětluje, proč plynové planety nebo „horký Jupiter“ obíhající kolem jejich centrální hvězdy v takových globulárních shlucích nepřežívají. Ačkoli nejsou tak snadno vyhozeny gravitačními účinky jiných sousedních hvězd, jejich vzájemná interakce s jejich vlastní hvězdou je odsouzena k zániku. Podobně jako přílivový efekt Měsíce na Zemi přitahuje gravitační síla těsně obíhající planety také materiál hvězd vytvoří hvězdu. zobrazit

"Sova" brzdí planetu

Na své oběžné dráze tato rána nesleduje planetu přesně ve stejné výšce, ale trochu zaostává. Výsledkem je, že na planetu působí brzdným účinkem a mírně se snižuje. Nyní menší vzdálenost zase zvyšuje přílivový efekt a umožňuje „ránu“ zvýšit a tím také jejich brzdný účinek. V průběhu miliard let se tedy orbita exoplanety zmenšuje do té míry, že se konečně zcela zhroutí do své centrální hvězdy nebo je gravitací roztrhána. „Poslední okamžik na těchto planetách může být docela dramatický, když je jejich atmosféra utržena od gravitace jejich hvězdy, “ vysvětluje Jackson. "Nedávno bylo navrženo, že horký Jupiter WASP-12B je tak blízko své hvězdy, že se chystá zničit."

96 procent exoplanet bylo zničeno

Aby zjistili, zda by tento scénář mohl vysvětlit planetární chudobu globulárních shluků, jako je 47 Tucanae, Debes a Jackson vyvinuli model hmot a velikostí hvězd ve shluku a simulovali pravděpodobnou počáteční populaci planet. Pak nechají přílivový účinek hvězd ovlivnit tyto planety. Výsledek byl překvapivý: během prvních miliard let života globulárního seskupení by tímto přílivovým účinkem zničila více než třetina všech horkých Jupiteru. V jedenácti miliardovém ročníku shluku 47 Tucanae by bylo zničeno více než 96 procent všech exoplanet.

„Planety jsou nepolapitelné bytosti a nyní jsme našli další důvod, proč tomu tak je, “ vysvětluje Jackson. „Náš model ukazuje, že se nemusíte ani dívat na metalitu, abyste vysvětlil výsledky mapování, i když to a další faktory také snižují počet planet.“ Ron Gilliland, Astronom ve vědeckém ústavu kosmického dalekohledu v Baltimoru a jeden z vědců zapojených do mapování 47 Tucanae komentovali: „Tato analýza přílivových účinků mezi planetami a jejich hvězdami poskytuje další potenciálně dobré vysvětlení spolu se silnou korelací mezi metalicitou a přítomností planet proč jsme nemohli objevit exoplanety za 47 tucs.

{2R}

Keplerská mise by mohla poskytnout důkazy

Důkaz o jejich modelu, Debes a Jackson doufají nyní z mise Kepler. Kosmický dalekohled je navržen tak, aby specificky hledal horké Jupiter a menší, zemité exoplanety. V rámci své mise má Kepler také promítání čtyř otevřených hvězdokup různého věku. Na rozdíl od kulovitých shluků obsahují více těžkých prvků a mají mnohem nižší hustotu hvězd, takže se mohly tvořit planety. Pokud Kepler najde více planet v nejmladším hvězdném uskupení než ve starých, mohlo by to potvrdit teorii dvou vědců NASA.

Teorie má také důsledky pro celkové vyhledávání exoplanet. Pokud bude potvrzeno, znamená to mnohem menší šanci najít exoplanety v hvězdokupách. „Velké, zřejmé planety by pak byly pryč a my bychom museli hledat menší planetu dále od hvězdy, “ vysvětluje Debes. "To znamená, že se budeme muset věnovat více času pohledu na větší počet hvězd a pomocí nástrojů, které jsou dostatečně citlivé, abychom našli ty slabší planety."

(NASA, 14.09.2010 - NPO)