Studiet av ekstrasolplaneter har avslørt noen fantastiske og fascinerende ting. For eksempel, av de tusenvis av planeter som er oppdaget så langt, har mange vært mye større enn sine Solar-kolleger. For eksempel har de fleste av gassgigantene som er blitt observert i bane rundt stjernene deres (også kalt "Hot Jupiters"), liknet på Jupiter eller Saturn, men har også vært betydelig større i størrelse.
Helt siden astronomer for første gang satte begrensninger på størrelsen på en ekstra solgassgigant for syv år siden, har mysteriet om hvorfor disse planetene er så massivt, holdt ut. Takket være den nylige oppdagelsen av tvillingplaneter i K2-132 og K2-97-systemet - laget av et team fra University of Hawaiis Institute for Astronomy ved å bruke data fra Kepler misjon - forskere tror vi kommer nærmere svaret.
Studien som beskriver funnet - “Seeing Double with K2: Testing Re-inflasjon med to bemerkelsesverdig lignende planeter rundt Red Giant Branch Stars ”- dukket nylig opp i The Astrophysical Journal. Teamet ble ledet av Samuel K. Grunblatt, en doktorgradsstudent ved University of Hawaii, og inkluderte medlemmer fra Sydney Institute for Astronomy (SIfA), Caltech, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), NASA Goddard Space Flight Center , SETI-instituttet, og flere universiteter og forskningsinstitutter.
På grunn av planetenes "varme" natur, antas deres uvanlige størrelser å være relatert til varme som strømmer inn og ut av atmosfæren. Flere teorier er utviklet for å forklare denne prosessen, men ingen måter å teste dem har vært tilgjengelige. Som Grunblatt forklarte, "siden vi ikke har millioner av år på å se hvordan et bestemt planetarisk system utvikler seg, har planetinflasjonsteorier vært vanskelig å bevise eller motbevise."
For å løse dette søkte Grunblatt og kollegene gjennom dataene som ble samlet inn av NASAs Kepler misjon (spesifikt fra dens K2 oppdrag) å se etter “Hot Jupiters” som går i bane rundt røde kjempestjerner. Dette er stjerner som har forlatt hovedsekvensen for levetiden og gått inn i RGB-fasen (Red Giant Branch), som er preget av massiv utvidelse og en nedgang i overflatetemperatur.
Som et resultat kan røde giganter overhale planeter som går i bane rundt dem, mens planeter som en gang var fjern, vil begynne å bane tett. I samsvar med en teori utarbeidet av Eric Lopez - medlem av NASA Goddards Science and Exploration Directorate - hot Jupiters om at bane røde giganter bør blåses opp hvis direkte energiutbytte fra deres vertsstjerne er den dominerende prosessen som blåser opp planeter.
Så langt har søket deres funnet to planeter - K2-132b og K2-97 b - som var nesten identiske med tanke på deres orbitale perioder (9 dager), radier og masser. Basert på observasjonene deres var teamet i stand til å beregne radiene til begge planetene nøyaktig og bestemme at de var 30% større enn Jupiter. Oppfølgingsobservasjoner fra W.M. Keck-observatoriet på Maunakea, Hawaii, viste også at planetene bare var halvparten så massive som Jupiter.
Teamet brukte deretter modeller for å spore utviklingen til planetene og stjernene deres over tid, noe som gjorde at de kunne beregne hvor mye varme planetene absorberte fra stjernene deres. Da denne varmen ble overført fra deres ytre lag til det dype interiøret, økte planetene i størrelse og reduserte i tetthet. Resultatene deres indikerte at mens planetene sannsynligvis trengte den økte strålingen for å blåse opp, var mengden de fikk lavere enn forventet.
Mens studien er begrenset i omfang, er Grunblatt og teamets studie i samsvar med teorien om at enorme gassgiganter blåses opp av varmen fra vertsstjernene. Det styrkes av andre bevislinjer som antyder at stjernestråling er alt en gassgigant trenger for å endre sin størrelse og tetthet dramatisk. Dette er absolutt viktig, gitt at vår egen sol vil forlate sin hovedsekvens en dag, noe som vil ha en drastisk effekt på vårt planetsystem.
Som sådan vil studere fjerne røde kjempestjerner og hva planetene deres går gjennom, hjelpe astronomer til å forutsi hva solsystemet vårt vil oppleve, om enn om noen få milliarder år. Som Grunblatt forklarte i en pressemelding fra IfA:
"Å studere hvordan stjernevolusjonen påvirker planeter er en ny grense, både i andre solsystemer så vel som vår egen. Med en bedre ide om hvordan planetene reagerer på disse endringene, kan vi begynne å bestemme hvordan solens evolusjon vil påvirke atmosfæren, havene og livet her på jorden. "
Håpet er at fremtidige undersøkelser som er dedikert til studiet av gassgiganter rundt røde kjempestjerner vil bidra til å avgjøre debatten mellom konkurrerende teorier om planeten. For deres innsats ble Grunblatt og teamet hans nylig tildelt tid med NASAs Spitzer-romteleskop, som de planlegger å bruke for å foreta ytterligere observasjoner av K2-132 og K2-97, og deres respektive gassgiganter.
Søket etter planeter rundt røde kjempestjerner forventes også å intensivere de kommende årene med utplasseringen av NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) og James Webb Space Telescope (JWST). Disse oppdragene lanseres i henholdsvis 2018 og 2019, mens K2-oppdraget forventes å vare i minst et år til.
