Według nowych badań prowadzonych przez naukowców z Penn State połączenie procesów kosmicznych kształtuje kształt jednego z najczęstszych rodzajów planet poza naszym Układem Słonecznym. Zespół badawczy wykorzystywał dane z Satelitarnego badania Exoplanet Satellite (TESS) NASA do badania młodych subtenesów-planet większych niż Ziemia, ale mniejszej niż Neptune-ta orbita blisko ich gwiazd. Praca zapewnia wgląd w sposób, w jaki te planety mogą migrować do wewnątrz lub stracić atmosferę na wczesnych etapach.
Artykuł opisujący badania ukazał się dziś 17 marca w czasopiśmie astronomicznym. Odkrycia zawierają wskazówki na temat właściwości pod-neptunów i pomagają odpowiedzieć na długotrwałe pytania dotyczące ich pochodzenia, powiedział zespół.
„Większość z około 5500 egzoplanet odkrytych do tej pory ma bardzo bliską orbitę ich gwiazd, bliżej rtęci do naszego Słońca, które nazywamy planetami„ bliskimi ””-powiedziała Rachel Fernandes, postoktorantka prezydenta w Departamencie Astronomii i Astrofizyki w Penn State i przywódcy zespołu badawczego. „Wiele z nich to gazowe subteny, rodzaj planety nieobecnej w naszym własnym Układzie Słonecznym. Podczas gdy nasi giganci gazowi, podobnie jak Jowisz i Saturn, tworzyło się dalej od słońca, nie jest jasne, w jaki sposób tak wiele bliskich subnenes udało się przetrwać w pobliżu swoich gwiazd, gdzie są bombardowane przez intensywne promieniowanie Stellar.
Aby lepiej zrozumieć, jak kształtują się i ewoluują pod-nagielu, naukowcy zwrócili się do planet wokół Young Stars, które dopiero niedawno stały się obserwowalne dzięki Tess.
„Porównanie częstotliwości egzoplanet niektórych rozmiarów wokół gwiazd w różnym wieku może wiele powiedzieć nam o procesach kształtujących tworzenie planet” – powiedział Fernandes. „Jeśli planety zwykle tworzą się w określonych rozmiarach i lokalizacjach, powinniśmy zobaczyć podobną częstotliwość tych rozmiarów w różnych grupach wiekowych. Jeśli nie, sugeruje, że niektóre procesy zmieniają te planety w czasie”.
Obserwowanie planet wokół młodych gwiazd tradycyjnie było trudne. Młode gwiazdy emitują serie intensywnego promieniowania, obracają się szybko i są wysoce aktywne, tworząc wysoki poziom „hałasu”, który utrudnia obserwowanie planet wokół nich.
„Młode występują w pierwszych miliardach lat życia napady napadowej, emitując tonę promieniowania” – wyjaśnił Fernandes. „Te gwiezdne napady złości powodują dużo szumu w danych, więc spędziliśmy ostatnie sześć lat opracowywanie narzędzia obliczeniowego o nazwie pterodaktyl, aby przejrzeć ten szum i faktycznie wykryć młode planety w danych TESS”.
Zespół badawczy wykorzystał pterodaktyle do oceny danych TESS i identyfikacji planet z okresami orbitalnymi 12 dni lub mniej-w celach informacyjnych, znacznie mniej niż 88-dniowa orbita Mercury-w celu zbadania rozmiarów planety, a także tego, jak planety zostały ukształtowane przez promieniowanie z ich gwiazd gospodarza. Ponieważ okno ankiety zespołu wynosiło 27 dni, pozwoliło im to zobaczyć dwie pełne orbity z potencjalnych planet. Skoncentrowali się na planach między promieniem 1,8 do 10 razy większym niż ziemia, co pozwala zespołowi sprawdzić, czy częstotliwość subtenes jest podobna lub różna w młodych systemach w porównaniu z starszymi systemami zaobserwowanymi wcześniej w przypadku przestrzennego teleskopu Keplera Tess i NASA.
Naukowcy stwierdzili, że częstotliwość zamykanych pod-neptunów zmienia się w czasie, z mniejszą liczbą subtenach wokół gwiazdek od 10 do 100 milionów lat w porównaniu z tymi od 100 milionów do 1 miliarda lat. Jednak częstotliwość zamykanych subtenes jest znacznie mniejsza w starszych, bardziej stabilnych systemach.
„Uważamy, że różne procesy kształtują wzorce, które widzimy w bliskich gwiazdach tej wielkości”-powiedział Fernandes. „Możliwe, że wiele subteków pierwotnie tworzyło się dalej od swoich gwiazd i powoli migrowało do wewnątrz z czasem, więc widzimy ich więcej w tym okresie orbitalnym w wieku pośredniego. W późniejszych latach możliwe jest, że planety częściej kurczą się, gdy promieniowanie od gwiazdy zasadniczo zdmuchuje jej atmosferę, co nazywa utratę masy atmosferycznej, która mogłaby tłumaczyć niższą częstotliwość podnaptunów. Ale jest to kombinacja gotowości. Kształtowanie tych wzorców w czasie, a nie jedną dominującą siłę ”.
Naukowcy powiedzieli, że chcieliby rozszerzyć okno obserwacyjne o Tess, aby obserwować planety o dłuższych okresach orbitalnych. Przyszłe misje, takie jak Platon Europejskiej Agencji Kosmicznej, mogą również pozwolić zespołowi badawczemu obserwować planety o mniejszych rozmiarach, podobne do rtęci, Wenus, Ziemi i Marsa. Rozszerzenie ich analizy na mniejsze i bardziej odległe planety może pomóc badaczom udoskonalić ich narzędzie i dostarczyć dodatkowych informacji o tym, jak i gdzie tworzą planety.
Ponadto teleskop kosmiczny Jamesa Webba z NASA może pozwolić na charakterystykę gęstości i składu poszczególnych planet, które według Fernandesa mogą dać dodatkowe wskazówki, gdzie się utworzyli.
„Łączenie badań poszczególnych planet z badaniami ludności, tak jak przeprowadziliśmy tutaj przeprowadzone, dałoby nam znacznie lepszy obraz tworzenia planety wokół młodych gwiazd” – powiedział Fernandes. „Im więcej systemów słonecznych i planet odkrywamy, tym bardziej zdajemy sobie sprawę, że nasz układ słoneczny nie jest tak naprawdę szablonem; jest to wyjątek. Przyszłe misje mogą pozwolić nam znaleźć mniejsze planety wokół młodych gwiazd i dać nam lepszy obraz tworzenia systemów planetarnych z czasem, pomagając nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób nasz układ słoneczny, tak jak wiemy, stał się”.
Oprócz Fernandesa, zespół badawczy w Penn State obejmuje Rebekah Dawson, rozwój kariery Shaffer w nauce i profesor astrofizyki w czasie badań, a obecnie naukowiec z NASA. Zespół badawczy obejmuje także Gale J. Bergsten, Ilarię Pascucci, Kevin K. Hardegree-Ullman, Tommi T. Koskinen i Katia Cunha na University of Arizona; Gijs Mulders z Pontifificciical Catholic University of Chile; Steven Giacone, Eric Mamajek, Kyle Person, David Cardi, Preethi Carpor, Jessie Christinsen i Jon Zink w California Institute of Technology; James Roers z University of Cambridge, Los Angeles; Akkash Gupta na Uniwersytecie Princeton; Kiresten Boley w Carnegie Institution for Science; Jason Curtis z Columbia University; Sagynbayeva na Stony Brook University; Sakhee Bhure z University of Southern Queensland w Australii; i Greagory Feiden na University of Northerth Georgia.
Finansowanie z NASA, w tym wsparcie dotacji „Alien Earths”; Narodowy fundusz Chile ds. Rozwoju Naukowego i Technologicznego; a amerykańska National Science Foundation poparła te badania. Dodatkowe wsparcie zostało zapewnione przez Penn State Center for Exoplanets i Mieszkańców Światów Mieszkańców oraz Penn State Extaterstrial Intelligence Center. Obliczenia tych badań zostały przeprowadzone w Penn State's University's Institute for Computational and Data Sciences 'Roar Superkomputer.