Badanie planet pozasłonecznych ujawniło kilka fantastycznych i fascynujących rzeczy. Na przykład spośród tysięcy odkrytych do tej pory planet wiele było znacznie większych niż ich odpowiedniki słoneczne. Na przykład większość gazowych gigantów, które zaobserwowano, krążąc blisko swoich gwiazd (aka. „Gorące Jowisze”) miały podobną masę do Jowisza lub Saturna, ale były również znacznie większe.
Odkąd astronomowie po raz pierwszy nałożyli ograniczenia na wielkość giganta pozasłonecznego, siedem lat temu, tajemnica, dlaczego te planety są tak ogromne, przetrwała. Dzięki niedawnemu odkryciu bliźniaczych planet w systemach K2-132 i K2-97 - dokonanym przez zespół z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego na podstawie danych z Kepler misja - naukowcy uważają, że zbliżamy się do odpowiedzi.
Badanie, które szczegółowo opisuje odkrycie - „Widząc podwójnie z K2: Testowanie ponownej inflacji za pomocą dwóch niezwykle podobnych planet wokół gwiazd Giant Red Giant ”- ostatnio pojawił się w The Astrophysical Journal. Zespołem kierował Samuel K. Grunblatt, absolwent Uniwersytetu Hawajskiego, w skład którego wchodzili członkowie Sydney Institute for Astronomy (SIfA), Caltech, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), NASA Goddard Space Flight Center , Instytut SETI oraz wiele uniwersytetów i instytutów badawczych.
Ze względu na „gorący” charakter tych planet uważa się, że ich niezwykłe rozmiary są związane z ciepłem wpływającym i wychodzącym z ich atmosfery. Opracowano kilka teorii wyjaśniających ten proces, ale nie były dostępne żadne sposoby ich przetestowania. Jak wyjaśnił Grunblatt, „ponieważ nie mamy milionów lat, aby zobaczyć, jak rozwija się dany system planetarny, teorie inflacji planet były trudne do udowodnienia lub obalenia”.
Aby rozwiązać ten problem, Grunblatt i jego koledzy przeszukali dane zebrane przez NASA Kepler misja (konkretnie z jej K2 misja), aby poszukać „Gorących Jowisza” krążących wokół czerwonych gwiazd olbrzymów. Są to gwiazdy, które opuściły główną sekwencję swoich żywotności i weszły w fazę Czerwonej Giant Branch (RGB), która charakteryzuje się masowym rozszerzaniem i spadkiem temperatury powierzchni.
W rezultacie czerwone olbrzymy mogą wyprzedzać planety, które krążą wokół nich, podczas gdy planety, które były kiedyś odległe, zaczną krążyć wokół siebie. Zgodnie z teorią wysuniętą przez Erica Lopeza - członka NASA Goddard's Science and Exploration Directorate - gorący Jowisz, że orbity czerwonych gigantów powinny zostać zawyżone, jeśli bezpośrednia produkcja energii z ich gwiazdy macierzystej jest procesem dominującym nadmuchującym planety.
Dotychczasowe poszukiwania doprowadziły do powstania dwóch planet - K2-132b i K2-97 b - które były prawie identyczne pod względem okresów orbitalnych (9 dni), promieni i mas. Na podstawie swoich obserwacji zespół był w stanie dokładnie obliczyć promienie obu planet i ustalić, że były one o 30% większe niż Jowisz. Obserwacje uzupełniające z W.M. Obserwatorium Kecka w Maunakea na Hawajach również pokazało, że planety były tylko w połowie tak masywne jak Jowisz.
Zespół wykorzystał następnie modele do śledzenia ewolucji planet i ich gwiazd w czasie, co pozwoliło im obliczyć, ile ciepła planety pochłonęły z ich gwiazd. Gdy ciepło to przenosiło się z ich zewnętrznych warstw do ich głębokich wnętrz, planety powiększały się i zmniejszały gęstość. Ich wyniki wskazują, że chociaż planety prawdopodobnie potrzebują zwiększonego promieniowania do wybuchu, ich ilość była niższa niż oczekiwano.
Chociaż zakres badań jest ograniczony, badanie Grunblatta i jego zespołu jest zgodne z teorią, że ogromne gazowe olbrzymy są nadmuchiwane przez ciepło ich gwiazd-gospodarzy. Potwierdzają to inne dowody wskazujące, że promieniowanie gwiezdne jest wszystkim, czego gazowy gigant potrzebuje, aby radykalnie zmienić jego rozmiar i gęstość. Jest to z pewnością znaczące, biorąc pod uwagę, że któregoś dnia nasze Słońce opuści swoją główną sekwencję, co będzie miało drastyczny wpływ na nasz system planet.
Jako takie, badanie odległych gwiazd czerwonych olbrzymów i tego, przez co przechodzą ich planety, pomoże astronomom przewidzieć, czego doświadczy nasz Układ Słoneczny, choć za kilka miliardów lat. Jak wyjaśnił Grunblatt w oświadczeniu prasowym IfA:
„Badanie wpływu ewolucji gwiezdnej na planety to nowa granica, zarówno w innych układach słonecznych, jak i w naszym. Dzięki lepszemu wyobrażeniu o tym, jak planety reagują na te zmiany, możemy zacząć określać, w jaki sposób ewolucja Słońca wpłynie na atmosferę, oceany i życie tutaj na Ziemi ”.
Mamy nadzieję, że przyszłe badania poświęcone badaniu gazowych gigantów wokół czerwonych gwiazd olbrzymów pomogą rozstrzygnąć debatę między konkurującymi teoriami inflacji planet. Za ich wysiłki Grunblatt i jego zespół otrzymali ostatnio czas za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzer NASA, który planują wykorzystać do prowadzenia dalszych obserwacji K2-132 i K2-97 oraz ich gigantów gazowych.
W najbliższych latach spodziewane jest również zintensyfikowanie poszukiwania planet wokół czerwonych olbrzymów dzięki rozmieszczeniu satelity NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) i James Webb Space Telescope (JWST). Misje te rozpoczną się odpowiednio w 2018 i 2019 r., A misja K2 ma trwać co najmniej kolejny rok.
