Ce se întâmplă cu Jupiterii fierbinți atunci când steaua lor devine o gigantă roșie?

Studiul planetelor extrasolare a dus la descoperiri uimitoare, multe dintre ele sfidând așteptările astronomilor și punând la îndoială noțiunile noastre despre formele pe care le pot lua sistemele planetare. Ce se întâmplă cu Jupiterii fierbinți atunci când steaua lor devine o gigantă roșie?

De exemplu, descoperirea unor planete de mărimea lui Jupiter care orbitează foarte aproape de stelele lor (,,jupiterii fierbinți”) a sfidat ceea ce astronomii bănuiau despre giganții gazoși. Anterior, consensul general era că giganții gazoși se formează dincolo de ,,linia de îngheț” – granița dincolo de care elementele volatile (precum apa) îngheață la solid – și rămân acolo pentru tot restul vieții lor.

• Oamenii de știință au descoperit, în premieră, o moleculă care absoarbe gazele cu efect de seră
• John Herschel și contribuțiile aduse astronomiei. „Respectul de sine este piatra de temelie a oricărei virtuți”

În mod interesant, acest lucru se va întâmpla atunci când Soarele nostru va părăsi faza de secvență principală și va intra în faza de ramură de gigant roșu (RGB).

Acest lucru ridică întrebarea ce se întâmplă cu jupiterii fierbinți atunci când stelele lor părintești se extind pentru a deveni giganți roșii. Folosind simulări 3D avansate, o echipă de cercetători a simulat modul în care giganții roșii se vor extinde pentru a înghiți Jupiteri fierbinți.

Descoperirile lor ar putea răspunde la un alt mister, și anume de ce unele sisteme binare au o stea care se rotește rapid și care are compoziții chimice ciudate.

Indicii despre formele pe care le pot lua sistemele planetare

Cercetarea a fost condusă de Mike Lau, doctorand la Școala de Fizică și Astronomie a Universității Monash, și de alți membri ai consorțiului COMPAS, un efort de colaborare pentru studierea evoluției sistemelor binare.

Acestora li s-au alăturat membri ai Centrului de excelență ARC pentru descoperirea undelor gravitaționale (OzGrav), ai Centrului pentru astrofizică computațională al Institutului Flatiron, ai Universității Princeton și ai Centrului de astrofizică Harvard & Smithsonian (CfA).

Lucrarea lor a fost publicată în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

După cum a explicat Lau, subiectul înghițirii unui Jupiter fierbinte este de interes pentru astrofizicieni, deoarece aceștia cred că ar putea explica unele dintre stelele ,,ciudate” care au fost observate în galaxia noastră – stele gigantice cu rotație rapidă și îmbogățite chimic.

Recenta explozie a descoperirilor de exoplanete a permis testarea diferitelor teorii, inclusiv posibilitatea ca atunci când stelele se extind pentru a deveni gigante roșii, planetele care obișnuiau să orbiteze la o distanță sigură să se deplaseze în spirală spre centrul stelei, agitând în acest proces materialul stelar.

Ce se întâmplă cu Jupiterii fierbinți?

,,Aceasta este, prin urmare, o modalitate de a explica stelele gigantice cu rotație rapidă observate. De asemenea, orice material planetar care se desprinde în timpul spiralei ar putea modifica compoziția chimică a suprafeței stelelor. Acest lucru ne-ar putea ajuta să înțelegem de ce o mică fracțiune de stele sunt observate ca fiind anormal de bogate în litiu. În cele din urmă, am putea fi capabili să detectăm în mod direct acest proces căutând stele care s-au umflat și s-au luminat din cauza înghițirii unei planete, deși va trebui să fim foarte norocoși pentru a le prinde în flagrant.”

Capacitatea de a observa direct înghițirile și efectul rezultat asupra stelelor va fi posibilă datorită telescoapelor spațiale de generație următoare, cum ar fi James Webb, și telescoapelor terestre cu oglinzi primare de 30 de metri.

Printre acestea se numără Telescopul Extremely Large Telescope (ELT), Telescopul Gigant Magellan (GMT) – ambele în construcție în deșertul Atacama din Chile – și Telescopul de 30 de metri (TMT), în curs de construcție pe Mauna Kea, Hawaii.

Folosind o combinație de optică adaptivă, coronografe și spectrometre, aceste observatoare vor putea detecta direct exoplanetele care orbitează în apropierea stelelor lor, scrie Phys.org.

Ce ascund Jupiterii fierbinți?

Între timp, Lau și colegii săi au efectuat o serie de simulări hidrodinamice 3D care au recreat procesul de înghițire.

,,Am folosit o metodă numită hidrodinamica particulelor netezite. Aceasta reprezintă steaua gigantică și Jupiter fierbinte ca pe niște colecții de particule care urmează mișcarea fluidului, ca o groapă de bile, dar cu milioane de bile. Această tehnică a fost folosită și pentru a vizualiza fluidele în jocurile video și în animații. Un rezultat cheie al simulării noastre este că Jupiter fierbinte ar putea pierde cea mai mare parte din materialul său din cauza frecării, pe măsură ce intră în spirală în interiorul stelei.”

În viitor, Lau și colegii săi speră că progresele ulterioare în domeniul calculatoarelor vor permite simulări de rezoluție mai mare.

Dacă vor fi confirmate, rezultatele lor ar putea explica stelele care se rotesc rapid și care au compoziții chimice anormale în sistemele binare.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Jupiter ajunge în opoziție și va fi la cea mai mică distanță de Pământ din ultimii 59 de ani

O planetă similară lui Jupiter, care orbitează o stea dintr-o pereche binară, descoperită de astronomi

Misiunea Juno de la NASA dezvăluie culorile uimitoare ale norilor lui Jupiter

Există cu adevărat extratereștri? Europa, luna lui Jupiter, ar putea deține răspunsul