Gdzie powstają planety krążące bardzo blisko swoich gwiazd?

exoplanet_anniv_main

Wiele znanych egzoplanet krąży bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych, w odległości mniejszej niż 15 milionów kilometrów (0.1 jednostki astronomicznej). Z uwagi na fakt, że ich okresy orbitalne są bardzo krótkie, a ich wpływ grawitacyjnych na wahania gwiazdy macierzystej duży – stosunkowo łatwo je odkryć metodą tranzytu lub metodą prędkości radialnych. Jednak jak na razie astronomowie nie wiedzą czy tego typu planety powstały tak blisko swojej gwiazdy z materii wokółgwiezdnej czy powstały znacznie dalej i z czasem zbliżyły się do swoich gwiazd.

Istnieją silne dowody na efektywność migracji zarówno opierające się na symulacjach komputerowych i obserwowanej charakterystyce planet. Istnieją trzy możliwe fizyczne mechanizmy migracji i (jeżeli w ogóle planety migrują) nie wiadomo, który mechanizm jest realizowany. Wszystkie trzy mechanizmy obejmują interakcje planet: z dyskiem protoplanetarnym, z gwiezdnym towarzyszem, lub z innymi planetami. Każdy z nich wymaga odpowiedniego zestawu warunków, realizowany jest w charakterystycznej skali czasowej, co pozwala na odróżnienie jednego od drugiego. Symulacje wskazują, że migracje związane z oddziaływaniem z innym ciałem trwają znacznie dłużej niż migracje w dysku protoplanetarnym. Dlatego też blisko krążące superziemie oraz planety o rozmiarach Jowisza, krążące wokół gwiazd młodszych niż 100 milionów lat nie miałyby czasu na migrację do wewnątrz układu spowodowaną powolnym oddziaływaniem typu planeta-planeta czy planeta-gwiazda.

Elisabeth Newton, Jonathan Irwin, David Charbonneau, Andrew Vanderburg z Centrum Astrofizyki Harvarda wraz ze swoim zespołem przeanlizowali egzoplanetę K2-33b, obiekt o rozmiarach superneptuna, tj. 5.04 promienia Ziemi, krążącą wokół młodej (11 milionów lat) gwiazdy z czasem 5.425 dni. Zespół rozważył wiele alternatywnych wytłumaczeń wahań jasności gwiazdy (np. plamy gwiezdne), zanim ustalono, że faktycznie wokół gwiazdy krąży planeta. Z uwagi na młody wiek planety, naukowcy doszli do wniosku, że planety krążące bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej mogą formować się już na tej ciasnej orbicie. W przeciwnym razie musiałyby migrować w bardzo krótkim czasie – co możliwe jest w przypadku oddziaływań planeta-dysk, ale nie planeta-planeta. Precyzyjma interpretacja danych z tranzytu wymagała także znajomości masy i promienia gwiazdy, które astronomowie uzyskali w symulacjach komputerowych. Uzyskane w ten sposób wyniki wyróżniają się tym, że stanowią jak dotąd najdokładniejszą charakteryzację promienia młodej gwiazdy (z dokładnością do 7%) i masy (z dokładnością 16%).

Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics