Ассоциации звёзд и планет
Звёзды и планеты естественным образом связаны друг с другом. В то время как некоторые планеты стали блуждающими и дрейфуют в космосе, подавляющее большинство находится в солнечных системах, где они гравитационно привязаны и вращаются вокруг своих звёзд предсказуемым образом. Но некоторые планеты оказываются слишком близко к своим звёздам, что приводит к печальным последствиям. Эти экзопланеты могут научить нас чему-то важному о популяции экзопланет.
Открытие экзопланет
Наши открытия экзопланет (около 6000 и более) показали нам, что наша Солнечная система не является репрезентативной. Другие солнечные системы содержат планеты, которые не похожи на наши, и имеют орбиты, которых нет в нашей Солнечной системе. TOI-1227b — одна из них.
TOI-1227b — это планета размером примерно с Юпитер, но с массой около 20% от массы Юпитера. Она вращается вокруг красного карлика, или звезды класса M, примерно в 330 световых годах от нас. Планета была обнаружена в 2022 году в данных спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
Экзистенциальный кризис TOI-1227b
TOI-1227b переживает экзистенциальный кризис. Она вращается чрезвычайно близко к своей звезде, примерно в пять раз ближе, чем Меркурий от Солнца. Новые исследования показывают, что эта планета молода, ей всего около 8 миллионов лет. Это младенец по сравнению с Землёй. К сожалению для этой молодой планеты, она не набирает массу, а теряет её.
Исследование
Исследование под названием «Возраст и высокоэнергетическая среда очень молодой транзитной экзопланеты TOI 1227b» будет опубликовано в «The Astrophysical Journal», но доступно на сервере препринтов arXiv. Ведущий автор — Аттила Варга, доктор философии в Рочестерском технологическом институте (RIT) в Нью-Йорке.
Наблюдения
Учёные провели новые рентгеновские и оптические спектроскопические наблюдения TOI-1227, чтобы определить её возраст и влияние высокоэнергетического излучения на экзопланету TOI-1227b.
Звезда, вокруг которой вращается TOI-1227b, гораздо меньше и тусклее Солнца. Как красный карлик, она гораздо менее массивна, чем Солнце, и намного тусклее в видимом свете. Однако эта тусклость не описывает весь спектр излучения звезды.
Красные карлики известны своими сильными вспышками, которые производят мощные рентгеновские лучи. В отличие от Солнца, красные карлики полностью конвективны. Конвекция происходит по всему объёму звезды, что создаёт мощные магнитные поля, ответственные за вспышки. В случае TOI-1227b несчастный молодой газовый гигант находится прямо в зоне действия этих разрушительных вспышек.
Потеря атмосферы
«Почти невозможно представить, что происходит с этой планетой», — сказал ведущий автор Варга в пресс-релизе. «Атмосфера планеты просто не может выдержать высокую дозу рентгеновского излучения, которую она получает от своей звезды».
Моделирование показывает, что TOI 1227b в настоящее время переживает быструю потерю атмосферной массы со скоростью порядка ∼ 10¹² г с⁻¹. Это означает потерю около 1 миллиона метрических тонн атмосферы каждую секунду. Варга и его соавторы подсчитали, что всего за 1 миллиард лет планета потеряет всю свою атмосферу.
Мощные рентгеновские лучи от звёзд, подобных TOI-1227, разрушают атмосферы экзопланет с помощью нескольких различных, но связанных механизмов.
Будущее планеты
Будущее этой молодой планеты не выглядит радужным. «Из того, что мы видим, TOI-1227 b может уменьшиться примерно до десятой части своего текущего размера и потеряет более 10% своей массы», — сказал соавтор Александр Бинкс из Тюбингенского университета в Германии.
Некоторые из этих цифр не являются точными, потому что многое зависит от понимания массы планеты. В этом случае определить массу оказалось непросто. Чтобы получить эти цифры, команда провела несколько симуляций и остановилась на наиболее вероятных результатах.