Belägen 163 ljusår från jorden, erbjuder en Jupiter-storlek exoplanet vid namn WASP-69b astrofysiker ett fönster in i de dynamiska processer som formar planeter över galaxen. Stjärnan den kretsar kring bakar och tar bort planetens atmosfär, och den förrymda atmosfären skulpteras av stjärnan till en vidsträckt, kometliknande svans som är minst 350 000 miles lång.
Jag är astrofysiker. Mitt forskarlag publicerade en artikel i Astrophysical Journal beskriver hur och varför WASP-69bs svans bildades, och vad dess bildning kan belysa om andra typer av planeter astronomer tenderar att upptäcka utanför vårt solsystem.
När du tittar upp på natthimlen är stjärnorna du ser solar, med avlägsna världar, kända som exoplaneter, som kretsar kring dem. Under de senaste 30 åren har astronomer upptäckt över 5 600 exoplaneter i vår galax Vintergatan.
Det är inte lätt att upptäcka en planet ljusår bort. Planeter bleknar i jämförelse, både i storlek och ljusstyrka, med stjärnorna som de kretsar kring. Men trots dessa begränsningar har exoplanetforskare avslöjat en häpnadsväckande variation – allt från små steniga världar som knappt är större än vår egen måne till gasjättar så kolossala att de har kallats "super-Jupiters."
De vanligaste exoplaneterna astronomer upptäcker är dock större än jorden, mindre än Neptunus och kretsar närmare sina stjärnor än Merkurius kretsar runt vår sol.
Dessa ultravanliga planeter tenderar att falla in i en av två distinkta grupper:superjordar och sub-Neptunus. Superjordar har en radie som är upp till 50 % större än jordens radie, medan sub-Neptunus vanligtvis har en radie som är två till fyra gånger större än jordens radie.
Mellan dessa två radieområden finns det ett gap, känt som "Radiusgapet", där forskare sällan hittar planeter. Och planeter i storleken av Neptunus som slutför kretslopp runt sina stjärnor på mindre än fyra dagar är ytterst sällsynta. Forskare kallar det gapet "Hot Neptune Desert."
Vissa underliggande astrofysiska processer måste hindra dessa planeter från att bildas – eller överleva.
När en stjärna bildas bildas en stor skiva av damm och gas runt den. På den skivan kan planeter bildas. När unga planeter får massa kan de ackumulera betydande gasatmosfärer. Men när stjärnan mognar börjar den sända ut stora mängder energi i form av ultraviolett och röntgenstrålning. Denna stjärnstrålning kan baka bort atmosfärerna som planeterna har samlat på sig i en process som kallas fotoevaporation.
Men vissa planeter motstår denna process. Mer massiva planeter har starkare gravitation, vilket hjälper dem att hålla kvar sin ursprungliga atmosfär. Dessutom drabbas inte planeter som är längre bort från sin stjärna av så mycket strålning, så deras atmosfär eroderar mindre.
Så, kanske är en betydande del av superjordarna faktiskt de steniga kärnorna av planeter som hade sin atmosfär helt avskalad, medan sub-Neptunes var tillräckligt massiva för att behålla sina svullna atmosfärer.
När det gäller den heta Neptunusöknen är de flesta planeter i storleken av Neptunus helt enkelt inte tillräckligt massiva för att helt motstå sin stjärnas avskalande kraft om den kretsar för nära. Med andra ord, en sub-Neptunus som kretsar runt sin stjärna på fyra dagar eller mindre kommer snabbt att förlora hela atmosfären. När det observeras har atmosfären redan gått förlorad och det som återstår är en kal stenig kärna – en superjord.
För att sätta denna teori på prov har forskarlag som mina samlat in observationsbevis.
Gå in i WASP-69b, ett unikt laboratorium för att studera fotoevaporation. Namnet "WASP-69b" kommer från hur det upptäcktes. Det var den 69:e stjärnan med en planet, b, som hittades i undersökningen Wide Angle Search for Planets.
Trots att den är 10 % större än Jupiter i radie, är WASP-69b faktiskt närmare massan av mycket lättare Saturnus – den är inte särskilt tät, och den har bara cirka 30 % av Jupiters massa. Faktum är att den här planeten har ungefär samma densitet som en bit kork.
Denna låga densitet är resultatet av dess ultranära 3,8-dagars bana runt stjärnan. Eftersom planeten är så nära får den en enorm mängd energi, vilket gör att den värms upp. När gasen värms upp expanderar den. När gasen expanderar tillräckligt, börjar den fly planetens gravitation för gott.
När vi observerade den här planeten upptäckte jag och mina kollegor att heliumgas flydde ut WASP-69b snabbt - cirka 200 000 ton per sekund. Detta översätts till jordens massa som förloras varje miljard år.
Under stjärnans livstid kommer denna planet att förlora en total atmosfärisk massa motsvarande nästan 15 gånger jordens massa. Detta låter mycket, men WASP-69b är ungefär 90 gånger jordens massa, så även i denna extrema hastighet kommer den bara att förlora en liten bråkdel av den totala mängden gas som den består av.
Det kanske mest slående är upptäckten av WASP-69bs förlängda heliumsvans, som mitt team upptäckte släpa bakom planeten i minst 350 000 miles (cirka 563 000 kilometer). Starka stjärnvindar, som är ett konstant flöde av laddade partiklar som emitteras från stjärnor, skulpterar svansar som denna. Dessa partikelvindar ramlar in i den flyende atmosfären och formar den till en kometliknande svans bakom planeten.
Vår studie är faktiskt den första som tyder på att WASP-69bs svans var så omfattande. Tidigare observationer av detta system antydde att planeten bara hade en blygsam svans eller till och med ingen svans alls.
Denna skillnad beror sannolikt på två huvudfaktorer. För det första använde varje forskargrupp olika instrument för att göra sina observationer, vilket kunde resultera i varierande upptäcktsnivåer. Eller så kan det finnas faktiska variationer i systemet.
En stjärna som vår sol har en magnetisk aktivitetscykel, kallad "solcykeln". Solen varar i 11 år. Under år med hög aktivitet har solen fler flammor, solfläckar och förändringar i solvinden.
För att komplicera saker och ting ännu mer är varje cykel unik – inga två solcykler är den andra lik. Solforskare försöker fortfarande bättre förstå och förutsäga vår sols aktivitet. Andra stjärnor har sina egna magnetiska cykler, men forskarna har helt enkelt inte tillräckligt med data för att förstå dem ännu.
Så variationen som observeras för WASP-69b kan komma från det faktum att varje gång den observeras, beter sig värdstjärnan annorlunda. Astronomer kommer att behöva fortsätta att observera denna planet mer i framtiden för att få en bättre uppfattning om exakt vad som händer.
Vår direkta titt på WASP-69bs massförlust berättar exoplanetforskare som jag mer om hur planetarisk evolution fungerar. Det ger oss realtidsbevis för atmosfärisk flykt och stödjer teorin att heta planeter från Neptunes och Radius Gap är svåra att hitta eftersom de helt enkelt inte är tillräckligt stora för att behålla sin atmosfär. Och när de väl tappar dem, är allt som återstår att observera en stenig superjordisk kärna.
WASP-69b-studien belyser den känsliga balansen mellan en planets sammansättning och dess stjärnmiljö, och formar det mångfaldiga planetlandskap vi observerar idag. När astronomer fortsätter att undersöka dessa avlägsna världar, för varje upptäckt oss närmare att förstå vårt universums komplexa gobeläng.
Journalinformation: Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
