Konstnärens koncept av en planet i storleken Neptunus, vänster, runt en blå stjärna av A-typ. Astronomer från UC Berkeley har upptäckt en svår att hitta gasjätte runt en av dessa ljusa, men kortlivade stjärnor, precis vid kanten av den varma Neptunusöknen där stjärnans starka strålning sannolikt tar bort gas från alla gigantiska planeter. Kredit:Steven Giacalone, UC Berkeley
Under de senaste 25 åren har astronomer hittat tusentals exoplaneter runt stjärnor i vår galax, men mer än 99 % av dem kretsar kring mindre stjärnor – från röda dvärgar till stjärnor som är något mer massiva än vår sol, som anses vara en medelstor stjärna.
Få har upptäckts runt ännu mer massiva stjärnor, som stjärnor av A-typ – klarblå stjärnor som är dubbelt så stora som solen – och de flesta exoplaneter som har observerats är lika stora som Jupiter eller större. Några av de ljusaste stjärnorna på natthimlen, som Sirius och Vega, är stjärnor av A-typ.
University of California, Berkeley, rapporterar astronomer nu om en ny planet i storleken Neptunus – kallad HD 56414 b – runt en av dessa hett brinnande men kortlivade stjärnor av A-typ och ger en ledtråd om varför så få gasjättar blir mindre än Jupiter har setts runt den ljusaste 1 % av stjärnorna i vår galax.
Nuvarande exoplanetdetekteringsmetoder hittar lättast planeter med korta, snabba omloppsperioder runt sina stjärnor, men den här nyfunna planeten har en längre omloppstid än de flesta som hittills upptäckts. Forskarna föreslår att en planet i storleken Neptunus som är lättare att hitta och som sitter närmare en ljusstark stjärna av A-typ snabbt skulle berövas sin gas av den hårda stjärnstrålningen och reduceras till en oupptäckbar kärna.
Även om denna teori har föreslagits för att förklara så kallade heta Neptunusöknar runt rödare stjärnor, var det okänt om detta sträckte sig till varmare stjärnor - stjärnor av A-typ är cirka 1,5 till 2 gånger varmare än solen - på grund av bristen på planeter som är kända runtomkring. några av galaxens ljusaste stjärnor.
"Det är en av de minsta planeterna som vi känner till runt dessa riktigt massiva stjärnor", säger UC Berkeleys doktorand Steven Giacalone. "Faktum är att det här är den hetaste stjärnan vi känner till med en planet som är mindre än Jupiter. Den här planeten är intressant först och främst eftersom dessa typer av planeter är väldigt svåra att hitta, och vi kommer förmodligen inte att hitta många liknande dem i överskådlig framtid."
Het Neptunusöknen
Upptäckten av vad forskarna kallar en "varm Neptunus" strax utanför zonen där planeten skulle ha blivit berövad sin gas tyder på att ljusa stjärnor av A-typ kan ha många osynliga kärnor i den varma Neptunuszonen som väntar på att bli upptäckt genom mer känsliga tekniker.
"Vi kan förvänta oss att se en hög med kvarvarande neptuniska kärnor vid korta omloppsperioder" runt sådana stjärnor, drog forskarna slutsatsen i sin artikel.
Upptäckten bidrar också till vår förståelse för hur planetariska atmosfärer utvecklas, säger Courtney Dressing, biträdande professor i astronomi vid UC Berkeley.
"Det finns en stor fråga om hur planeter behåller sin atmosfär över tiden," sa Dressing. "När vi tittar på mindre planeter, tittar vi på atmosfären som den bildades med när den ursprungligen bildades från en ansamlingsskiva? Tittar vi på en atmosfär som gasades ut från planeten med tiden? Om vi kan att titta på planeter som tar emot olika mängder ljus från sin stjärna, särskilt olika våglängder av ljus, vilket är vad A-stjärnorna tillåter oss att göra – det låter oss ändra förhållandet mellan röntgenstrålning och ultraviolett ljus – då kan vi försöka se exakt hur en planet behåller sin atmosfär över tiden."
Astronomer har hittat tusentals exoplaneter (svarta prickar) runt stjärnor i Vintergatans galax, men få Neptunus-stora planeter har upptäckts i korta omloppsbanor runt sina stjärnor, vilket skapar vad astronomer kallar en het Neptunusöken (rosa region, som representerar planeter) med radier 3-10 gånger jordens med omloppsperioder under 3 dagar). En nyfunnen planet i storleken Neptunus (gul stjärna) tyder på att de inte överlever tillräckligt länge för att upptäcka. Planeterna på detta diagram upptäcktes när de korsade framför eller passerade sin stjärna och dämpade dess ljus. Nuvarande tekniker är begränsade till att hitta planeter i nära, korta omloppsbanor, mindre än cirka 100 dagar. Kredit:Grafik av Steven Giacalone, med hjälp av data från NASA
Giacalone och Dressing rapporterade sin upptäckt i en artikel som godkänts av The Astrophysical Journal Letters och publiceras online.
Enligt Dressing är det väletablerat att mycket bestrålade planeter i storleken Neptunus som kretsar kring mindre massiva, solliknande stjärnor är sällsynta än förväntat. Men om detta gäller för planeter som kretsar kring stjärnor av A-typ är inte känt eftersom dessa planeter är utmanande att upptäcka.
Och en stjärna av A-typ är ett annat djur än mindre F-, G-, K- och M-dvärgar. Närliggande planeter som kretsar kring solliknande stjärnor får höga mängder av både röntgenstrålning och ultraviolett strålning, men närliggande planeter som kretsar kring stjärnor av A-typ upplever mycket mer nära-ultraviolett strålning än röntgenstrålning eller extrem ultraviolett strålning.
"Att avgöra om den heta Neptunusöknen också sträcker sig till stjärnor av A-typ ger insikt i vikten av nära-ultraviolett strålning för att styra atmosfärisk flykt", sa hon. "Detta resultat är viktigt för att förstå fysiken kring atmosfärisk massförlust och för att undersöka bildandet och utvecklingen av små planeter."
Planeten HD 56414 b upptäcktes av NASA:s TESS-uppdrag när den passerade sin stjärna, HD 56414. Dressing, Giacalone och deras kollegor bekräftade att HD 56414 var en stjärna av A-typ genom att erhålla spektra med det 1,5 meter långa teleskopet som drivs av Small och Moderat Aperture Research Telescope System (SMARTS) konsortium vid Cerro Tololo i Chile.
Planeten har en radie som är 3,7 gånger jordens och kretsar runt stjärnan var 29:e dag på ett avstånd som motsvarar ungefär en fjärdedel av avståndet mellan jorden och solen. Systemet är ungefär 420 miljoner år gammalt, mycket yngre än vår sols 4,5 miljarder års ålder.
Forskarna modellerade effekten som strålning från stjärnan skulle ha på planeten och drog slutsatsen att, även om stjärnan långsamt smyger sig i sin atmosfär, skulle den sannolikt överleva i en miljard år – bortom den punkt där stjärnan förväntas brinna ut och kollapsa, vilket skapar en supernova.
Giacalone sa att planeter i Jupiterstorlek är mindre mottagliga för fotoavdunstning eftersom deras kärnor är tillräckligt massiva för att hålla kvar sin vätgas.
"Det finns den här balansen mellan planetens centrala massa och hur svullnad atmosfären är," sa han. "För planeter lika stora som Jupiter eller större är planeten tillräckligt massiv för att gravitationsmässigt hålla fast vid sin svullna atmosfär. När du rör dig ner till planeter av storleken Neptunus är atmosfären fortfarande svullnad, men planeten är inte lika massiv, så de kan lättare förlora sin atmosfär."
Giacalone och Dressing fortsätter att söka efter fler exoplaneter i storleken av Neptunus runt stjärnor av A-typ, i hopp om att hitta andra i eller nära den heta Neptunusöknen, för att förstå var dessa planeter bildas i ansamlingsskivan under stjärnbildning, om de rör sig inåt eller utåt över tiden, och hur deras atmosfärer utvecklas. + Utforska vidare
