Odkrycie planet pozasłonecznych z pewnością nagrzało się w ciągu ostatnich kilku lat. Dzięki wdrożeniu Kepler misji w 2009 roku odkryto kilka tysięcy kandydatów na egzoplanetę i potwierdzono ich ponad 2500. W wielu przypadkach planety te były gazowymi gigantami krążącymi blisko swoich gwiazd (alias. „Gorące Jowisze”), co pomieszało niektóre powszechnie rozumiane wyobrażenia o tym, jak i gdzie powstają planety.
Poza tymi masywnymi planetami astronomowie odkryli także szeroką gamę planet, od masywnych planet ziemskich („superziemi”) po gigantów wielkości Neptuna. W ostatnich badaniach międzynarodowy zespół astronomów odkrył trzy nowe egzoplanety krążące wokół trzech różnych gwiazd. Planety te są interesującą partią znalezisk, składającą się z dwóch „Gorących Saturnów” i jednej Super-Neptuna.
To badanie, zatytułowane „Odkrycie WASP-151b, WASP-153b, WASP-156b: Wgląd w migrację gigantycznych planet i górnej granicy pustyni Neptuna”, niedawno ukazało się w czasopiśmie naukowym Astronomia i astrofizykas. Prowadzony przez Oliviera. D. S. Demangeon, badacz z Instytutu Astrofizyki i Nauki o Kosmosie w Portugalii, zespół wykorzystał dane z badania poszukiwań egzoplanet SuperWASP w celu wykrycia oznak trzech nowych gazowych gigantów.
Super Wide Angle Search for Planet (SuperWASP) to międzynarodowe konsorcjum, które używa szerokokątnej fotometrii tranzytowej do monitorowania nocnego nieba pod kątem zdarzeń tranzytowych. Program opiera się na robotycznych obserwatoriach zlokalizowanych na dwóch kontynentach - SuperWASP-North, zlokalizowanych w Obserwatorium Roque de los Muchachos na Wyspach Kanaryjskich; i SuperWASP South, w South African Astronomical Observatory, w pobliżu Sutherland w Południowej Afryce.
Na podstawie danych z badania SuperWASP dr Demangeon i jej koledzy byli w stanie wykryć trzy sygnały tranzytowe pochodzące z trzech odległych gwiazd - WASP-151, WASP-153 i WASP-156. Następnie wykonano obserwacje spektroskopowe przy użyciu Obserwatorium Haute-Provence we Francji i Obserwatorium La Silla w Chile, co pozwoliło zespołowi potwierdzić charakter tych planet.
Na tej podstawie ustalili, że WASP-151b i WASP-153b są dwoma „gorącymi Saturnami”, co oznacza, że są gazowymi gigantami o małej gęstości z bliskimi orbitami. Okrążają swoje słońca, które są wczesnymi gwiazdami typu G (czyli żółtymi karłami, takimi jak nasze Słońce), z okresem orbity 4,53 i 3,33 dni. Tymczasem WASP-156b jest Super Neptunem, który krąży wokół gwiazdy typu K (pomarańczowy karzeł). Jak wskazali w swoim badaniu:
„WASP-151b i WASP-153b są względnie podobne. Ich masy 0,31 i 0,39 M Jup oraz osie pół-główne odpowiednio 0,056 AU i 0,048 AU wskazują dwa obiekty wielkości Saturna wokół wczesnych gwiazd typu G o jasności V ~ 12,8. Promień WASP-156b wynoszący 0,51R Jup sugeruje, że Super-Neptun sprawia, że jest to najmniejsza planeta kiedykolwiek wykryta przez WASP. Jego masa 0.128 M Jup jest również 3. najlżejszym wykrytym przez WASP po WASP-139b i WASP-107b. Interesujący jest również fakt, że WASP-156 jest jasną (magV = 11,6) gwiazdą typu K. ”
Podsumowując, planety te stanowią kilka głównych okazji do badań egzoplanet. Jak wskazują, „te trzy planety również leżą blisko (WASP-151b i WASP-153b) lub poniżej (WASP-156b) górnej granicy pustyni Neptuna”. Odnosi się to do granicy obserwowanej przez astronomów wokół gwiazd, w których nie można znaleźć planet wielkości Neptuna.
Zasadniczo spośród wszystkich odkrytych do tej pory egzoplanet krótkoterminowych (mniej niż 10 dni) większość znajdowała się w kategorii „Super-Ziemia” lub „Super-Jowisz”. Ten deficyt planet podobnych do Neptuna został przypisany różnym mechanizmom, jeśli chodzi o tworzenie i ewolucję gorących Jowisza i krótkotrwałych superziemi, a także jest wynikiem wyczerpania się otoczki gazowej spowodowanego promieniowaniem ultrafioletowym gwiazdy .
Jak dotąd odkryto tylko dziewięć „Neptunów”; więc to ostatnie odkrycie (którego cechy są dobrze znane) powinno zapewnić wiele możliwości badań. Lub, jak wyjaśniają dr Demangeon i jej koledzy w badaniu:
„WASP-156b, jako jedna z niewielu dobrze scharakteryzowanych super-neptunów, pomoże ograniczyć powstawanie planet wielkości Neptuna i przejście między gigantami gazowymi i lodowymi. Szacunki wieku tych trzech gwiazd potwierdzają tendencję do tego, że niektóre gwiazdy mają wiek gyrochronologiczny znacznie niższy niż ich wiek izochroniczny. ”
Zespół przedstawił również możliwe wyjaśnienia istnienia „pustyni Neptuna” na podstawie swoich odkryć. Na początek zaproponowali, że może być odpowiedzialna za migrację o wysokim ekscentryczności, w której lodowe olbrzymy wielkości Neptuna tworzą się w zewnętrznych obszarach układu gwiezdnego i migrują do wewnątrz z czasem. Wskazują również, że ich odkrycie dostarcza przekonujących dowodów na to, że promieniowanie ultrafioletowe i zubożenie powłoki gazowej może być kluczową częścią układanki.
Ale oczywiście dr Demangeon i jej koledzy wskazują, że konieczne będą dalsze badania w celu potwierdzenia ich hipotezy oraz że potrzebne są dalsze badania, aby właściwie ograniczyć granice tak zwanej „pustyni Neptuna”. Wskazują również, że przyszłe misje, takie jak Transitujący Egzamin Planety Egzoplanetowej NASA oraz misja PLAnetary Tranzyty i Oscylacje Gwiazd ESA (ESA) będą miały zasadnicze znaczenie dla tych wysiłków.
„Oczywiście konieczna jest dokładniejsza analiza w celu zbadania wszystkich możliwych implikacji tej hipotezy” - podsumowują. „Taka analiza jest poza zakresem tego artykułu, ale uważamy, że ta hipoteza jest warta zbadania. W tym kontekście szczególnie interesujące byłoby poszukiwanie towarzyszy z długiego okresu, którzy mogliby wywołać migrację o wysokiej ekscentryczności lub niezależne oszacowanie wieku za pomocą asterosiesmology z TESS lub Platon. ”
Ogromna liczba odkryć egzoplanet dokonanych w ostatnich dziesięcioleciach pozwoliła astronomom przetestować i zrewidować powszechnie znane teorie na temat tego, w jaki sposób układają się i ewoluują systemy planetarne. Te same odkrycia pomogły nam także lepiej zrozumieć, jak powstał nasz Układ Słoneczny. Ostatecznie, możliwość badania różnorodnych układów planetarnych, które są różnymi etapami w ich historii, pozwala nam stworzyć rodzaj osi czasu dla kosmicznej ewolucji.
