Nieuw onderzoek helpt uit te leggen hoe dramatische hellingen de banen van exoplaneten kunnen beïnvloeden.
(Afbeelding: © Sarah Millholland / NASA / JPL-Caltech)
Veel buitenaardse planeten rond sterren zoals onze zon zijn potentieel buitengewoon gekanteld, wat leidt tot dramatische schommelingen tussen extreme winters en zomers, zo blijkt uit een nieuwe studie.
NASA's Kepler-ruimtevaartuig onthulde dat ongeveer 30 procent van de sterren vergelijkbaar met onze zon super-aardes herbergen. Zoals hun naam al aangeeft, zijn superaardeën iets groter dan de aarde, ongeveer twee tot tien keer de massa van de aarde.
De tot dusver gevonden superaardeën liggen doorgaans ook relatief dicht bij hun sterren en nemen minder dan 100 dagen in beslag om een baan te voltooien, volgens een verklaring over het nieuwe werk. Ter vergelijking: Mercurius heeft ongeveer 88 dagen nodig om rond de zon te gaan.
Vreemd genoeg worden veel van deze super-aardes bijna - maar niet helemaal - gevonden in natuurlijk stabiele relaties die bekend staan als orbitale resonanties, die optreden wanneer lichamen in een baan een regelmatige zwaartekrachtsinvloed op elkaar uitoefenen. De orbitale resonantie van Pluto en Neptunus leidt er bijvoorbeeld toe dat Pluto twee rondjes rond de zon maakt in de tijd dat Neptunus driemaal in een baan om de aarde draait. Daarentegen zijn veel superaardeën in paren die in de buurt van, maar niet in, dergelijke orbitale resonanties zijn.
Nu suggereren onderzoekers dat het mogelijke antwoord op dit mysterie is dat dergelijke werelden sterk gekanteld zijn. "Als dat waar is, betekent dit dat hun seizoenen extreem zijn, en dat hun weer en klimaat ook niet-triviaal zullen worden beïnvloed", vertelde hoofdonderzoeksauteur Sarah Millholland, een astronoom aan de Yale University in Connecticut, aan Space.com.
Eerder onderzoek suggereerde dat wanneer planeten bijna in orbitale resonantie komen, de zwaartekracht van hun sterren op deze werelden kan resulteren in getijdenkrachten die energie weg kunnen halen uit hun orbitale bewegingen, het omzetten in warmte en voorkomen dat die werelden hun banen synchroniseren . Uit eerder onderzoek bleek echter dat dergelijke getijdekrachten op zichzelf niet sterk genoeg zijn om orbitale resonantie te voorkomen, aldus de onderzoekers.
De wetenschappers voerden computersimulaties uit om te modelleren wat er gebeurt als de polen van deze planeten schuin staan ten opzichte van hun banen. Ze ontdekten dat met hoge axiale hellingen, getijdekrachten "buitengewoon efficiënter zijn om orbitale energie af te voeren naar warmte in de planeten," Millholland zei in de verklaring.
Hoe groter de axiale kanteling, hoe meer variatie in hoeveel zonlicht verschillende delen van een planeet in de loop van het jaar ontvangen. De axiale kanteling van de aarde van ongeveer 23,5 graden resulteert in de seizoenen; Uranus 'extreme axiale helling van 98 graden laat de winterzijde van de planeet 21 jaar in volledige duisternis en de zomerzijde bij constant daglicht gedurende dezelfde tijd.
"Tot nu toe was de typische aanname dat close-in exoplaneten geen axiale kanteling hebben," vertelde Millholland aan Space.com. 'Onze studie suggereert anders.'
Het fenomeen dat de wetenschappers ontdekten, kan ook leiden tot buitengewone hoeveelheden verwarming in deze exoplaneten. Een soortgelijk effect heeft tot gevolg dat Jupiters maan Io "extreme vulkanische activiteit heeft; het is de meest geologisch actieve lichaam in het zonnestelsel, 'zei Millholland.
De onderzoekers 'suggereren niet dat spinpalen van alle exoplaneten sterk gekanteld zijn', merkte Millholland op. Als er echter een aanzienlijk deel is, zou dat verklaren waarom zoveel close-in super-aardes de banen hebben die astronomen hebben gedetecteerd, zei ze.
De wetenschappers analyseren nu de manieren waarop verwarming in verband met hoge axiale kanteling de structuren van deze planeten kan beïnvloeden, zei Millholland. Exoplaneten met hoge axiale hellingen zouden hittesignaturen moeten hebben die detecteerbaar zijn door toekomstige ruimtemissies, zoals de James Webb Space Telescope, voegden de onderzoekers eraan toe.
De wetenschappers hebben gedetailleerd hun bevindingen online 4 maart in het tijdschrift Nature Astronomy.
- Weird World: Evaporating Exoplanet's Orbit Is Misaligned | Ruimte
- Aardformaat 'Lava Planet' met 8,5 uur jaar onder snelste ooit gezien
- Gevonden! 'Young Jupiter', de kleinste exoplaneet die rechtstreeks door een telescoop wordt gezien
