Mätningar från NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) har gjort det möjligt för astronomer att avsevärt förbättra sin förståelse av den bisarra miljön i KELT-9 b, en av de hetaste planeterna som är kända.

"Konstighetsfaktorn är hög med KELT-9 b, sa John Ahlers, en astronom vid Universities Space Research Association i Columbia, Maryland, och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det är en gigantisk planet i en mycket nära, nästan polär bana runt en snabbt roterande stjärna, och dessa egenskaper komplicerar vår förmåga att förstå stjärnan och dess effekter på planeten."

De nya rönen visas i en tidning ledd av Ahlers publicerad den 5 juni i The Astronomical Journal .

Ligger cirka 670 ljusår bort i stjärnbilden Cygnus, KELT-9 b upptäcktes 2017 eftersom planeten passerade framför sin stjärna under en del av varje bana, en händelse som kallas transit. Transiter dämpar regelbundet stjärnans ljus med en liten men detekterbar mängd. Transiterna av KELT-9 b observerades först av KELT transitundersökningen, ett projekt som samlade in observationer från två robotteleskop belägna i Arizona och Sydafrika.

Mellan 18 juli och 11 september, 2019, som en del av uppdragets årslånga kampanj för att observera den norra himlen, TESS observerade 27 transiter av KELT-9 b, göra mätningar varannan minut. Dessa observationer gjorde det möjligt för teamet att modellera systemets ovanliga stjärna och dess inverkan på planeten.

KELT-9 b är en gasjättevärld som är ungefär 1,8 gånger större än Jupiter, med 2,9 gånger dess massa. Tidvattenkrafter har låst dess rotation så att samma sida alltid är vänd mot dess stjärna. Planeten svänger runt sin stjärna på bara 36 timmar i en bana som bär den nästan direkt ovanför stjärnans båda poler.

KELT-9 b tar emot 44, 000 gånger mer energi från sin stjärna än vad jorden gör från solen. Detta gör att planetens dagtemperatur är runt 7, 800 grader Fahrenheit (4, 300 C), varmare än ytorna på vissa stjärnor. Denna intensiva uppvärmning gör också att planetens atmosfär strömmar ut i rymden.

Dess värdstjärna är en märklighet, för. Den är ungefär dubbelt så stor som solen och i genomsnitt cirka 56 procent varmare. Men den snurrar 38 gånger snabbare än solen, slutföra en hel rotation på bara 16 timmar. Dess snabba snurr förvränger stjärnans form, platta till det vid polerna och vidga dess mittparti. Detta gör att stjärnans poler värms upp och ljusnar medan dess ekvatorialområde svalnar och dämpas - ett fenomen som kallas gravitationsmörkare. Resultatet är en temperaturskillnad över stjärnans yta på nästan 1, 500 F (800 C).

Med varje bana, KELT-9 b upplever två gånger hela området av stjärntemperaturer, producerar vad som motsvarar en märklig säsongssekvens. Planeten upplever "sommar" när den svänger över varje varm pol och "vinter" när den passerar över stjärnans svalare mittparti. Så KELT-9 b upplever två somrar och två vintrar varje år, med varje säsong cirka nio timmar.

"Det är verkligen spännande att tänka på hur stjärnans temperaturgradient påverkar planeten, " sa Goddards Knicole Colón, en medförfattare till tidningen. "De varierande nivåerna av energi som tas emot från dess stjärna producerar sannolikt en extremt dynamisk atmosfär."

KELT-9 b:s polära omloppsbana runt sin tillplattade stjärna producerar distinkt skeva transiter. Planeten börjar sin transitering nära stjärnans ljusa poler och blockerar sedan mindre och mindre ljus när den färdas över stjärnans svagare ekvator. Denna asymmetri ger ledtrådar till temperatur- och ljusstyrkans förändringar över stjärnans yta, och de tillät laget att rekonstruera stjärnans orunda form, hur den är orienterad i rymden, dess område av yttemperaturer, och andra faktorer som påverkar planeten.

"Av planetsystem som vi har studerat via gravitationsmörkning, effekterna på KELT-9 b är överlägset mest spektakulära, sa Jason Barnes, en professor i fysik vid University of Idaho och en medförfattare till artikeln. "Detta arbete går långt mot att förena gravitationsmörkningen med andra tekniker som mäter planetarisk inriktning, som vi i slutändan hoppas kommer att reta ut hemligheter om planeternas bildning och evolutionära historia runt stora stjärnor."