En pil längst ner på bilden indikerar att systemets ålder ökar till höger om bilden från 1-10 miljoner år, till 10-100 miljoner år, till mer än 100 miljoner år. I mitten av bilden, till vänster (1-10 miljoner år) finns en stjärna omgiven av en skiva av gas och damm. En planet bildas i den och migrerar närmare stjärnan. Vid 10-100 miljoner år är skivan borta och heta Jupiter har redan anlänt, och befinner sig på en inriktad bana. Överst i figuren är det en planet som bildas i skivan vid 1-10 miljoner år, men den formas längre ut än i bottenpanelen. Det finns en pil som spänner över hela sektionen 10-100 miljoner år. Efter mer än 100 miljoner år befinner sig planeten i en excentrisk, felinriktad bana. En liten tid senare är planetens bana cirkulär och felinriktad. Kredit:Jacob Hamer
Sedan den första heta Jupiter upptäcktes 1995 har astronomer försökt ta reda på hur de brännheta exoplaneterna bildades och anlände i sina extrema banor. Astronomer från Johns Hopkins University har hittat ett sätt att bestämma den relativa åldern för heta Jupiters med hjälp av nya mätningar från rymdfarkosten Gaia, som spårar över en miljard stjärnor.
Huvudförfattare Jacob Hamer, en Ph.D. student i fysik och astronomi, kommer att presentera resultaten denna vecka med presstillgänglighet klockan 13:15. 13 juni på American Astronomical Society-konferensen som kommer att livestreamas. Verket kommer att publiceras i Astronomical Journal .
Kallas heta Jupiters eftersom den första som upptäcktes hade ungefär samma storlek och form som vårt solsystems Jupiter, dessa planeter är ungefär 20 gånger närmare sina stjärnor än jorden är solen, vilket gör att dessa planeter når temperaturer på tusentals grader Celsius.
Befintliga teorier om planetbildning kunde inte förklara dessa planeter, så forskare kom med flera idéer för hur heta Jupiters kan bildas. Inledningsvis föreslog forskare att heta Jupiters kunde bildas längre ut, som Jupiter, och sedan migrera till sina nuvarande platser på grund av interaktioner med deras värdstjärnas skiva av gas och damm. Eller så kan det vara så att de bildas längre ut och sedan migrerar in mycket senare – efter att skivan är borta – genom en mer våldsam och extrem process som kallas högexcentricitetsmigrering.
"Frågan om hur dessa exoplaneter bildas och når sina nuvarande banor är bokstavligen den äldsta frågan i vårt delområde och det är något som tusentals astronomer har kämpat för att svara på i mer än 25 år", säger medförfattaren Kevin Schlaufman, en biträdande professor som arbetar i skärningspunkten mellan galaktisk astronomi och exoplaneter.
Vissa heta Jupiters har banor som är väl anpassade till deras stjärnas rotation, som planeterna i vårt solsystem. Andra har banor som är felinriktade från sina stjärnors ekvatorer. Forskare kunde inte bevisa om de olika konfigurationerna var en produkt av olika bildningsprocess, eller en enda bildningsprocess följt av tidvatteninteraktioner mellan planeterna och stjärnorna. "Utan denna riktigt exakta metod för att mäta åldrar saknades alltid information," sa Hamer.
Hamer är en av de första astronomerna som använde nya data från Gaia-satelliten för att studera exoplanetsystemens åldrar för att ta reda på hur de bildas och utvecklas. Att kunna bestämma stjärnornas hastigheter – riktningshastigheten – var nyckeln till att bestämma deras ålder. När stjärnor föds rör sig de på samma sätt som varandra i galaxen. När dessa stjärnor åldras blir deras hastigheter mer och mer olika, sa Hamer. Med denna nya metod bevisade Hamer att det finns flera sätt som heta Jupiters bildas.
"En [bildningsprocess] sker snabbt och producerar anpassade system, och [den andra] sker över längre tidsskalor och producerar felinriktade system," sa Hamer. "Mina resultat tyder också på att i vissa system med mindre massiva värdstjärnor tillåter tidvatteninteraktioner de heta Jupiters att justera axeln för deras värdstjärnas rotation för att vara i linje med deras omloppsbana."
Nya data från mark- och rymdbaserade teleskop hjälper forskare att lära sig mer om exoplaneter. I april rapporterade team av astronomer, inklusive några från Johns Hopkins, fynd om atmosfärerna hos ultraheta Jupiters som möjliggjorts genom observationer från rymdteleskopet Hubble. + Utforska vidare
