De studie van extra-zonneplaneten heeft een aantal fantastische en fascinerende dingen onthuld. Van de duizenden tot nu toe ontdekte planeten zijn er bijvoorbeeld veel groter dan hun tegenhangers op zonne-energie. Zo zijn de meeste gasreuzen die zijn waargenomen in een baan om hun sterren (ook bekend als "Hot Jupiters") qua massa vergelijkbaar met Jupiter of Saturnus, maar ook aanzienlijk groter in omvang.
Sinds astronomen zeven jaar geleden voor het eerst beperkingen oplegden aan de grootte van een extra-zonnegasreus, is het mysterie waarom deze planeten zo massief zijn, blijven bestaan. Dankzij de recente ontdekking van tweelingplaneten in het K2-132- en K2-97-systeem - gemaakt door een team van het University of Hawaii’s Institute for Astronomy met behulp van gegevens van de Kepler missie - wetenschappers denken dat we dichter bij het antwoord komen.
De studie die de ontdekking beschrijft - 'Dubbel zien met K2: Het testen van herinflatie met twee opmerkelijk vergelijkbare planeten rond Red Giant Branch Stars ”- verscheen onlangs in The Astrophysical Journal. Het team werd geleid door Samuel K. Grunblatt, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Hawaï, en bestond uit leden van het Sydney Institute for Astronomy (SIfA), Caltech, het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), NASA Goddard Space Flight Center , het SETI Institute en meerdere universiteiten en onderzoeksinstituten.
Vanwege de "hete" aard van deze planeten, wordt aangenomen dat hun ongewone afmetingen verband houden met warmte die in en uit hun atmosfeer stroomt. Er zijn verschillende theorieën ontwikkeld om dit proces uit te leggen, maar er waren geen manieren om ze te testen. Zoals Grunblatt uitlegde: "aangezien we geen miljoenen jaren hebben om te zien hoe een bepaald planetair systeem evolueert, zijn de theorieën over de inflatie van de planeet moeilijk te bewijzen of te weerleggen."
Om dit aan te pakken, zochten Grunblatt en zijn collega's door de gegevens die door NASA's waren verzameld Kepler missie (specifiek van haar K2 missie) om te zoeken naar "Hot Jupiters" die in een baan om rode reuzensterren draaien. Dit zijn sterren die de hoofdreeks van hun levensduur hebben verlaten en de Red Giant Branch (RGB) -fase zijn binnengegaan, die wordt gekenmerkt door enorme uitzetting en een afname van de oppervlaktetemperatuur.
Dientengevolge kunnen rode reuzen planeten inhalen die dicht bij hen in de buurt draaien, terwijl planeten die ooit ver weg waren, nauw in een baan om de aarde zullen gaan draaien. Volgens een theorie van Eric Lopez - een lid van NASA Goddard's Directoraat Wetenschap en Exploratie - heet Jupiter dat rode reuzen in een baan om de aarde zouden moeten worden opgeblazen als de directe energie-output van hun gastheerster het dominante proces is dat planeten opblaast.
Tot dusver heeft hun zoektocht twee planeten opgeleverd - K2-132b en K2-97 b - die bijna identiek waren in termen van hun baanperioden (9 dagen), radii en massa's. Op basis van hun waarnemingen kon het team de radii van beide planeten nauwkeurig berekenen en vaststellen dat ze 30% groter waren dan Jupiter. Vervolgobservaties van de W.M. Keck Observatory in Maunakea, Hawaii, toonde ook aan dat de planeten slechts half zo groot waren als Jupiter.
Het team gebruikte vervolgens modellen om de evolutie van de planeten en hun sterren in de tijd te volgen, waardoor ze konden berekenen hoeveel warmte de planeten van hun sterren absorbeerden. Terwijl deze warmte van hun buitenste lagen naar hun diepe binnenste werd overgebracht, namen de planeten in omvang toe en namen ze in dichtheid af. Hun resultaten gaven aan dat hoewel de planeten waarschijnlijk de verhoogde straling nodig hadden om op te blazen, het aantal dat ze kregen lager was dan verwacht.
Hoewel de studie een beperkte reikwijdte heeft, is de studie van Grunblatt en zijn team in overeenstemming met de theorie dat enorme gasreuzen worden opgeblazen door de hitte van hun gaststerren. Het wordt ondersteund door andere bewijzen die erop wijzen dat stellaire straling alles is wat een gasreus nodig heeft om zijn grootte en dichtheid drastisch te veranderen. Dit is zeker belangrijk, aangezien onze eigen zon op een dag haar hoofdreeks zal verlaten, wat een drastisch effect zal hebben op ons planetenstelsel.
Als zodanig zal het bestuderen van verre rode reuzensterren en wat hun planeten doormaken, astronomen helpen voorspellen wat ons zonnestelsel zal ervaren, zij het over een paar miljard jaar. Zoals Grunblatt uitlegde in een IfA-persverklaring:
“Het bestuderen van de invloed van stellaire evolutie op planeten is een nieuwe grens, zowel in andere zonnestelsels als in die van onszelf. Met een beter idee van hoe planeten op deze veranderingen reageren, kunnen we beginnen te bepalen hoe de evolutie van de zon de atmosfeer, oceanen en het leven hier op aarde zal beïnvloeden. "
Hopelijk zullen toekomstige onderzoeken die zijn gewijd aan de studie van gasreuzen rond rode reuzensterren, het debat tussen concurrerende theorieën over de inflatie van de planeet helpen oplossen. Voor hun inspanningen hebben Grunblatt en zijn team onlangs de tijd gekregen met NASA's Spitzer Space Telescope, die ze van plan zijn te gebruiken voor verdere observaties van K2-132 en K2-97, en hun respectievelijke gasreuzen.
De zoektocht naar planeten rond rode reuzensterren zal naar verwachting de komende jaren ook toenemen met de inzet van NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) en de James Webb Space Telescope (JWST). Deze missies worden respectievelijk in 2018 en 2019 gelanceerd, terwijl de K2-missie naar verwachting nog minstens een jaar zal duren.
