Undersøgelsen af planter uden for solenergi har vist nogle ret interessante kandidater i de sidste par år. Fra 1. august 2017 er i alt 3.639 eksoplaneter blevet opdaget i 2.729 planetariske systemer og 612 flere planetariske systemer. Mange af disse opdagelser har udfordret konventionel tankegang om planeter, især hvad angår deres størrelse og afstand fra deres solskin.
Ifølge en undersøgelse foretaget af et internationalt team af astronomer, er de seneste eksoplanetopdagelser i overensstemmelse med denne tendens. Kendt som EPIC 211418729b og EPIC 211442297b er disse to gasgiganter kredsløbstjerner, der er placeret omkring henholdsvis 1569 og 1360 lysår fra Jorden (og ligner størrelse i forhold til Jupiter). Kombineret med deres relativt tæt bane til deres stjerner har holdet udpeget dem til ”Warm Jupiters”.
Undersøgelsen med titlen “EPIC 211418729b og EPIC 211442297b: To transiting Warm Jupiters”, dukkede for nylig online. Anført af Avi Shporer - en postdoktor med afdeling for geologiske og planetariske videnskaber (GPS) ved California Institute of Technology (Caltech) - stod teamet på data fra Kepler og K2 missioner og opfølgningsobservationer med flere jordbaserede teleskoper for at bestemme størrelser, masser og kredsløb for disse planeter.
Som de viser i deres undersøgelse, blev de to planeter oprindeligt identificeret som transiterende planetkandidater af K2 mission. Med andre ord blev de oprindeligt opdaget ved hjælp af transitmetoden, hvor astronomer måler dips i en stjernens lysstyrke for at bekræfte, at en planet passerer mellem observatøren og stjernen. Disse observationer fandt sted i løbet af K2Kampagner 5-observationer, der fandt sted mellem 27. april og 10. juli 2015.
Holdet gennemførte derefter opfølgningsobservationer ved hjælp af Keck II-teleskopet (placeret ved W.M. Keck-observatoriet på Hawaii) og Gemini-nordteleskopet (ved Gemini-observatoriet, også på Hawaii). Disse observationer, der blev foretaget fra januar 2016 til maj 2017, blev derefter kombineret med spektraldata og radiale hastighedsmålinger fra High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) på Keck I-teleskopet.
Endelig tilføjede de fotometriske data fra Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile, det sydafrikanske astronomiske observatorium (SAAO) og Siding Spring Observatory (SSO) i Australien. Disse opfølgende observationer bekræftede tilstedeværelsen af disse to exoplaneter. Som de skrev i undersøgelsen:
”Vi har opdaget to transiterende varme Jupiter-exoplaneter, der oprindeligt blev identificeret som transitkandidater i K2-fotometri… Begge planeter hører til den længste periode, der transiterer gasgigantplaneter med en målt masse, og de kredser relativt gamle værtsstjerner. Begge planeter er ikke oppustet, da deres radier er i overensstemmelse med teoretiske forventninger. ”
Fra deres observationer var teamet også i stand til at fremstille estimater for planeterne respektive størrelser, masser og orbitalperioder. Mens EPIC 211418729 b måler 0,942 Jupiter radier, har cirka 1,85 Jupiter masser og en orbital periode på 11,4 dage, EPIC 211442297 b måler 1.115 Jupiter radier, har ca. 0,84 Jupiter masser og en orbital periode på 20,3 dage.
Baseret på deres estimater oplever disse planeter overfladetemperaturer på henholdsvis op til 719 K (445,85 ° C; 834,5 ° F) og 682 K (408,85 ° C; 768 ° F). Som sådan klassificerede de disse planeter som "Varm Jupitere", da de ikke kommer til det, der anses for typisk for "Hot Jupiters" - som har eksotiske atmosfærer, der oplever temperaturer så høje som flere tusinde kelvin.
Forskerne bemærkede, at baseret på deres orbitalperioder har disse to planeter nogle af de længste orbitale perioder for en transiterende gigant (dvs. dem, der er blevet detekteret ved hjælp af transitmetoden), der er detekteret til dato. Eller som de siger i deres undersøgelse:
”Både EPIC 211418729b og EPIC 211442297b er blandt de længste perioder, der transiterer gasgigantplaneter med en målt masse. I henhold til NASA Exoplanet Archive (Akeson et al. 2013) er EPIC 211442297b i øjeblikket den længste periode K2, der transiterer exoplanet med en godt begrænset masse. ”
En anden interessant observation var det faktum, at ingen af disse eksoplaneter blev oppustet, hvilket er noget, de ikke forventede. I tilfælde af Hot Jupiters gennemgår atmosfærerne ekspansion som et resultat af mængden af solbestråling, de får, hvilket resulterer i, hvad teamet omtaler som en "radius-bestrålingskorrelation" i deres papir. Med andre ord, Hot Jupiters er massive, men det er også kendt at have lave tætheder sammenlignet med køligere gasgiganter.
I stedet fandt holdet, at både EPIC 211418729b og EPIC 211442297b havde radier, der var i overensstemmelse med, hvad teoretiske modeller forudsiger for gasgiganter i deres masse. Deres resultater førte dem også til at tage nogle foreløbige konklusioner om planetenes strukturer og sammensætninger. Som de skrev:
”Begge planeter er ikke oppustet sammenlignet med teoretiske forventninger, i modsætning til mange andre planeter i diagrammet. Deres positioner er tæt på eller i overensstemmelse med teoretiske forventninger til en planet med lidt eller ingen stenet kerne, for EPIC 211442297b, og en planet med en betydelig klippekerne til EPIC 211418729b. ”
Disse resultater antyder, at solbestråling ikke spiller en væsentlig rolle i bestemmelsen af varme jupiters radius. Det rejser også nogle interessante spørgsmål om sammenhængen mellem radier og bestråling med andre gasgiganter. I fremtiden vil EPIC 211418729b og EPIC 211442297b være fremtidens mål K2 observationer under missionens kampagne 18 - der løber fra maj til august 2018.
Disse observationer vil med sikkerhed give en vis yderligere indsigt i disse planeter og de mysterier, denne undersøgelse har rejst. Fremtidige undersøgelser af transiterende eksoplaneter - udført af næste generations instrumenter som Transiting Exoplanet Survey Satellites (TESS) - og direkte billeddannelsesundersøgelser udført af James Webb Space Telescope (JWST) vil helt sikkert afsløre endnu mere om fjerne, eksotiske eksoplaneter.
