Under 2008 upptäckte astronomer med SuperWASP-undersökningen WASP-12b när den passerade framför sin stjärna. På den tiden var den en del av en ny klass av exoplaneter ("heta Jupiters") som upptäcktes för lite mer än ett decennium tidigare. Efterföljande observationer avslöjade dock att WASP-12b var den första heta Jupiter som observerades som kretsar så nära sin moderstjärna att den har blivit deformerad. Även om flera rimliga scenarier har föreslagits för att förklara dessa observationer, är en allmänt accepterad teori att planeten dras isär när den sakta faller in i sin stjärna.

Baserat på den observerade hastigheten av "tidvattenssönderfall" uppskattar astronomer att WASP-12b kommer att falla in i sin moderstjärna om cirka tio miljoner år. I en nyligen genomförd studie presenterade astronomer med projektet Asiago Search for Transit Timing Variations of Exoplanets (TASTE) en analys som kombinerar nya spektraldata från La Silla-observatoriet med 12 års opublicerade transitljuskurvor och arkivdata. Deras resultat överensstämmer med tidigare observationer som tyder på att WASP-12b snabbt genomgår tidvattenförlust och kommer att konsumeras av sin stjärna.

Deras resultat publicerades i en artikel med titeln "TASTE V. A new ground-based study of orbital decay in the ultra-hot Jupiter WASP-12b" accepterad av tidskriften Astronomy &Astrophysics . Den är tillgänglig på arXiv förtrycksserver. Uppsatsen är den femte i en serie publicerad av TASTE-projektet, ett samarbete mellan astronomer och astrofysiker från National Institute of Astrophysics (INAF), "Giuseppe Colombo" University Center for Space Studies and Activities (CISAS) och flera italienska universitet och observatorier.

WASP-12b var en av många heta Jupiters som upptäcktes av Wide Angle Search for Planets (WASP), ett internationellt konsortium finansierat och drivs av Warwick University och Keele University. När det gäller upptäckter av exoplaneter var WASP näst efter Kepler-uppdraget och förlitade sig också på Transit-metoden. Detta består av att övervaka stjärnor för periodiska sänkningar i ljusstyrka för att sluta sig till närvaron av planeter och för att begränsa deras storlek och omloppsperioder. Baserat på deras observationer av dess F-typ (gul-vit dvärg), fastställde WASP-undersökningen att det var en gasjätte 1,465 gånger så massiv som Jupiter med en omloppstid på 1,1 dagar.

Pietro Leonardi, en Ph.D. Student i rymdvetenskap och teknologi vid Università di Trento var huvudförfattare på tidningen. Som han berättade för Universe Today via e-post, representerade upptäckten av heta Jupiters (HJ) ett stort genombrott i exoplanetstudier:

"Den första upptäckten av en exoplanet runt en stjärna av Solar-typ av Mayor &Queloz (1995) revolutionerade helt hur vi trodde att planeter skulle och kunde hittas kretsar kring en stjärna. Som människor har vi ofta en tendens att föreställa oss nya koncept nära de vi redan förstår. Denna kognitiva fördom är lika tillämplig på vetenskapsmän, som trots allt är vanliga individer.

"Fram till 1995 antogs det allmänt att exoplaneters planeter som kretsar runt stjärnor bortom vårt solsystem" skulle likna de i vårt eget solsystem. Vi förväntade oss att hitta stora, gasformiga jättar som Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus som bodde vid betydande avstånd från sina värdstjärnor, medan mindre, steniga planeter som Merkurius, Venus, Jorden och Mars skulle ockupera de inre regionerna."

Upptäckten av en enorm gasjätte som kretsar mycket nära sin stjärna krossade dessa förväntningar och tvingade astronomer att omvärdera sina teorier om planetbildning och evolution. Till exempel hade forskare länge ansett att exoplanetsystem sannolikt liknade solsystemet och att deras planeter bildades nära där de kretsade. I det här scenariot bildas steniga planeter närmare sina solar medan gasjättar bildas i de yttre delarna bortom "Frostlinjen" - gränsen bortom vilken flyktiga element (väte, kol, kväve och syre) börjar frysa.

"Det framhävde det faktum att vårt solsystem inte är representativt för det typiska planetsystemet i universum, utan snarare verkar det vara en avvikare", sa Leonardi. WASP-12b skilde sig dock från andra HJ:er genom att det var den enda som verkade uppleva variationer i sin omloppsbana. Flera scenarier föreslogs för detta, inklusive möjligheten att det upplevde tidvattenförfall (sakta faller in i sin stjärna). Som Leonardi förklarade:

"WASP-12b är en mycket extrem planet. Den är verkligen en del av underkategorin som kallas ultraheta Jupiters. Planeten är mycket nära sin värdstjärna, kretsar runt den på bara 1,09 dagar och har en yttemperatur på 2600 K. På grund av dess extrema närhet till sin värdstjärna, känner planeten en stark gravitationskraft som strippar en del av dess atmosfär av tungmetaller, som skapar en skiva runt stjärnan andra förklaringar som undersöktes var Römer-effekten och apsidalprecession."

I det förra scenariot tillskrevs tidsvariationen att stjärnan var närmare jorden i siktlinjens riktning. I den senare berodde det på en gradvis rotation av planetens bana. För sin studie presenterade Leonardi och hans kollegor en ny analys baserad på 28 tidigare opublicerade transitljuskurvor som samlats in av Asiago Observatory mellan 2010 och 2022. Detta kombinerades med alla tillgängliga arkivdata och uppdaterade högupplösta spektra som erhållits av High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher-North (HARPS-N)-instrument på ESO:s 3,6-metersteleskop vid La Silla-observatoriet.

Dessa observationer gjorde det möjligt för teamet att bekräfta att planetens omloppsbana håller på att förfalla och att dess stjärna kommer att förbruka den snabbare än väntat – om 3 miljoner år snarare än 10. Dessa resultat har effektivt avgjort debatten om denna planets speciella omloppsbana och ger möjligheter att följa efter. -upp studier. Sa Leonardi:

"Denna studie hjälper oss att komma närmare att förstå det sällsynta scenariot med orbital tidvattenförfall och ger oss ett perfekt laboratorium för att studera interaktioner mellan stjärna och planet. Systemet är ännu inte avslöjat i olika aspekter, till exempel behöver vi fortfarande förstå hur denna snabba tidvattenavledning är möjlig Enligt våra teorier borde tidvattenavledning vi observerar inte vara möjlig i en stjärna som fortfarande befinner sig i huvudsekvensen. Våra exakta stjärnparametrar som härleds från HARPS@TNG-spektra bekräftar dock att stjärnan fortfarande befinner sig. huvudsekvensen."

Under de senaste 30 åren har området för exoplanetstudier upplevt en enorm och accelererande tillväxt. Med mer än 5 000 bekräftade exoplaneter tillgängliga för studier, övergår fältet nu från upptäckt till karakterisering. Ju mer vi lär oss om världar bortom vårt solsystem, desto mer kan vi dra slutsatser om naturen hos planeter i vårt universum och hur de bildas och utvecklas med tiden. En dag kan detta leda till en ny förståelse av själva livets natur och under vilka förhållanden det kan uppstå.

Mer information: P. Leonardi et al, TASTE V. En ny markbaserad undersökning av orbital sönderfall i den ultraheta Jupiter WASP-12b, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.12120

Tillhandahålls av Universe Today