Forskare från Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) undersökte ödet för den unga stjärnan V1298 Tau och dess fyra kretsande exoplaneter. Resultaten visar att dessa nyligen födda planeter rostas av den intensiva röntgenstrålningen från deras unga sol, vilket leder till att dessa planeters atmosfärer förångas. De innersta planeterna kunde förångas ner till sina steniga kärnor, så att det inte finns någon atmosfär kvar.

Unga exoplaneter lever i en miljö med hög insats:Deras sol producerar en stor mängd energisk röntgenstrålning, vanligtvis 1000 till 10, 000 gånger mer än vår egen sol. Denna röntgenstrålning kan värma exoplaneternas atmosfärer och ibland till och med koka bort dem. Hur mycket av en exoplanets atmosfär som förångas med tiden beror på planetens egenskaper – dess massa, densitet, och hur nära den är sin stjärna. Men hur mycket kan stjärnan påverka vad som händer under miljarder år? Detta är en fråga som astronomer vid AIP valde att ta itu med i sin senaste tidning.

Det nyligen upptäckta fyraplanetsystemet runt den unga solen V1298 Tau är en perfekt testbädd för denna fråga. Centralstjärnan är ungefär lika stor som vår sol. Dock, den är bara cirka 25 miljoner år gammal, som är mycket yngre än vår sol med sina 4,6 miljarder år. Den är värd för två nära kretsande mindre planeter - ungefär Neptunus-storlek - plus två planeter i storleken Saturnus längre bort. "Vi observerade stjärnans röntgenspektrum med rymdteleskopet Chandra för att få en uppfattning om hur starkt de planetariska atmosfärerna bestrålas, " förklarar Katja Poppenhäger, huvudförfattaren till studien. Forskarna bestämde de fyra exoplaneternas möjliga öden.

När stjärnplanetsystemet blir äldre, stjärnans rotation saktar ner. Rotationen är drivkraften för stjärnans magnetism och röntgenstrålning, så långsammare rotation går hand i hand med svagare röntgenstrålning. "Exoplaneternas avdunstning beror på om stjärnan snurrar ner snabbt eller långsamt under de närmaste miljarderna åren - ju snabbare snurrar ner, desto mindre atmosfär går förlorad, säger doktorand och medförfattare Laura Ketzer, som utvecklade en allmänt tillgänglig kod för att beräkna hur planeterna utvecklas över tiden.

Beräkningarna visar att de två innersta planeterna i systemet kan förlora sina gasatmosfärer helt och bli steniga kärnor om stjärnan sakta snurrar ner, medan den yttersta planeten kommer att fortsätta att vara en gasjätte. "För den tredje planeten, det beror verkligen på hur tungt det är som vi inte vet ännu. Att mäta storleken på exoplaneter med transittekniken fungerar bra, men att bestämma planetmassorna är mycket mer utmanande, " förklarar medförfattaren Matthias Mallonn, som har uppdaterat systemets transitegenskaper med hjälp av observationer med AIP:s markbaserade STELLA-teleskop.

"Röntgenobservationer av stjärnor med planeter är en viktig pusselbit för oss att lära oss om den långsiktiga utvecklingen av exoplanetära atmosfärer, " avslutar Katja Poppenhäger. "Jag är särskilt exalterad över de möjligheter vi får genom röntgenobservationer med eROSITA under de närmaste åren." eROSITA röntgenteleskop, som delvis har utvecklats av AIP, utför observationer av hela himlen och kommer att ge röntgenegenskaper för hundratals exoplanetvärdstjärnor.