Ma queste orbite estremamente vicine provocheranno un decadimento orbitale per gli UHJ alla fine condannandoli a essere inghiottiti dalla loro stella, o alcuni potranno orbitare a lungo termine senza preoccupazioni? Questo è ciò che un recente studio ha pubblicato su arXiv server di prestampa e accettato nel Planetary Science Journal spera di affrontare.

Il team di ricercatori internazionali ha studiato i potenziali decadimenti orbitali di diversi UHJ, il che potrebbe potenzialmente aiutare gli astronomi non solo a comprendere meglio gli UHJ, ma anche la formazione e l'evoluzione degli esopianeti, in generale.

Qui, discutiamo di questa ricerca con l'autrice principale dello studio, la dottoressa Elisabeth Adams, che è una scienziata senior presso il Planetary Science Institute, per quanto riguarda la motivazione alla base dello studio, i risultati significativi, gli studi di follow-up e l'importanza di studiare il decadimento orbitale per UHJ e UHJ, nel complesso.

Allora, qual è stata la motivazione dietro questo studio riguardo al decadimento orbitale degli UHJ?

"Da quando il primo esopianeta, 51 Peg b aka Dimidium, è stato annunciato in un'orbita di 4 giorni, gli scienziati sono stati profondamente preoccupati per la stabilità a lungo termine di questi pianeti giganti", ha detto il dottor Adams a Universe Today.

"Sappiamo da tempo che oggetti delle dimensioni di Giove non possono esistere con orbite inferiori a circa 19 ore (questo è il limite di Roche), ma anche i pianeti giganti con orbite di pochi giorni sono instabili a lungo termine perché il le forze di marea causeranno inesorabilmente il decadimento delle loro orbite. La grande incognita è cosa significa "a lungo termine":il pianeta decade mentre la stella è ancora nella sequenza principale, o il processo richiederà così tanto tempo che la stella morirà prima?"

Per lo studio, i ricercatori hanno utilizzato una combinazione di telescopi terrestri e spaziali per condurre fotometria stellare e analisi della curva di luce degli esopianeti di 43 UHJ con periodi orbitali che vanno da 0,67 giorni (TOI-2109 b) a 3,03 giorni (TrES-1 b). ) con l'obiettivo di accertare il tasso di variazione del periodo orbitale (ovvero, aumento del periodo orbitale o diminuzione del periodo orbitale [decadimento orbitale]) misurato in millisecondi all'anno (ms/anno).

Questo studio consisteva sia nei dati della curva di luce di transito misurati in precedenza che in quelli nuovi, con il team che eseguiva alcuni calcoli per determinare il tasso di variazione del periodo orbitale per ciascuno dei 43 UHJ. Inoltre, più della metà dei 43 UHJ per questo studio dispongono di dati osservazionali di oltre un decennio, di cui uno che supera i 20 anni di dati (WASP-18 b a 32 anni). Quindi, quali sono stati i risultati più significativi di questo studio?

Il dottor Adams dice a Universe Today:"La cosa interessante non è solo che questo studio non ha trovato nuovi casi di decadimento orbitale, ma anche che stiamo iniziando a vedere differenze di diversi ordini di grandezza nella durata del decadimento orbitale.

"I due casi migliori di pianeti in decadimento (WASP-12 b e Kepler-1658 b) stanno decadendo a velocità>10–1.000 volte più veloci rispetto ai pianeti intorno ai quali non troviamo decadimento (ad esempio WASP-18 b, WASP-19b e KELT-1b); se questi ultimi pianeti stessero decadendo velocemente come WASP-12 b, lo avremmo sicuramente rilevato a quest'ora."

Come notato, questo studio completo ha aiutato a identificare nuove informazioni riguardanti il ​​decadimento orbitale degli UHJ, in particolare relative alla mancanza di decadimento orbitale per la maggior parte di essi, il che significa che alcune orbite potrebbero essere potenzialmente stabili a lungo termine nonostante orbitino estremamente vicine ai rispettivi genitori. stelle.

Inoltre, ha contribuito a mettere in discussione le misurazioni precedenti relative al decadimento orbitale di alcuni UHJ, il che potrebbe aiutare gli astronomi a comprendere meglio la formazione e l’evoluzione degli UHJ in tutto l’universo. Pertanto, data la completezza dello studio, quali studi di follow-up sono attualmente in corso o in programma?

Il dottor Adams dice:"Dobbiamo continuare a cercare! Questo articolo è il primo del nostro sondaggio e copre solo circa la metà degli UHJ conosciuti, molti dei quali continuano a essere trovati; tra i nostri obiettivi, la metà di loro non sono stati osservati abbastanza a lungo, o con un numero sufficiente di transiti, per dire se si sta verificando un decadimento orbitale anche molto rapido. Per gli altri, potremmo aver bisogno solo di qualche altro anno, o forse qualche decennio, per osservarlo.

"I teorici sono anche al lavoro per spiegare come l'età e la struttura della stella contribuiscono ai diversi tassi di decadimento, anche se l'elevata incertezza tra i modelli teorici è il motivo per cui mi piace poter misurare empiricamente il tasso di decadimento."

Lo studio del decadimento orbitale è essenziale per comprendere meglio se e quando due oggetti astronomici entreranno in collisione tra loro, incluso un pianeta e il suo satellite (molto spesso una luna), una stella e un altro pianeta o cometa che orbita attorno ad esso (con conseguente incenerimento di quest'ultimo). , una stella e un'altra stella (con conseguente onde gravitazionali o lampi di raggi gamma) e qualsiasi oggetto astronomico in orbita l'uno attorno all'altro (sistema binario).

Per la Terra, misurare il decadimento orbitale è stato fondamentale per capire quando i satelliti artificiali potrebbero bruciare nell’atmosfera del nostro pianeta. Ma, per quanto riguarda gli esopianeti, qual è l'importanza di studiare il decadimento orbitale per gli UHJ e sono limitati solo agli UHJ?

"Il decadimento mareale è molto importante per i grandi pianeti", afferma il dottor Adams. "In modo abbastanza folle, sono stati trovati pianeti delle dimensioni della Terra in orbite brevi quanto 4 ore e tuttavia si prevede che saranno stabili per molti miliardi di anni. (Ho precedentemente pubblicato lavori su questi pianeti più piccoli con periodo ultra-breve). del pianeta e più è vicino alla stella, più forti saranno gli effetti delle maree e più velocemente l'orbita decade."

Gli UHJ sono designati ufficiosamente come una sottoclasse di Giove "caldi". Come in questo studio, anche gli UHJ del passato sono stati esaminati utilizzando una combinazione di telescopi terrestri e spaziali. Come notato dal dottor Adams, questo studio ha esaminato circa la metà degli UHJ conosciuti, il che significa che ci sono circa 100 UHJ conosciuti che popolano il cosmo.

Come notato anche, la maggior parte degli UHJ sono bloccati in modo mareale con la loro stella madre, il che significa che un lato è continuamente rivolto verso la stella durante tutta la sua orbita con le temperature roventi del giorno che causano la rottura delle molecole e la ricombinazione sul lato notturno. Queste caratteristiche rendono gli UHJ alcuni degli oggetti astronomici più intriganti e misteriosi da studiare. Ma qual è l'importanza dello studio degli UHJ, nel complesso?

"I Giove ultracaldi ci permettono di misurare una proprietà fondamentale delle stelle (il fattore di qualità delle maree, che determina il tasso di decadimento)", afferma il dottor Adams. "Modellare il loro passato e futuro ci permette di affinare le nostre teorie sulla formazione e sulla migrazione dei pianeti. Alcuni di loro potrebbero anche perdere le loro atmosfere, cosa che possiamo cercare.

"Sono anche alcuni dei pianeti più facili da osservare perché sono grandi, caldi e vicini alla loro stella e rappresentano obiettivi eccellenti sia per osservazioni ad alta precisione (ad esempio, studi atmosferici con JWST) che per la divulgazione (sono obiettivi eccellenti per i dilettanti interessati). con telescopi decenti)."

Questo studio arriva mentre la NASA e altre agenzie spaziali in tutto il mondo continuano a scoprire esopianeti a un ritmo incredibile, con la NASA che elenca il numero di esopianeti confermati a 5.630 al momento della stesura di questo articolo. Di questi, 1.805 sono classificati come giganti gassosi (delle dimensioni di Saturno o Giove), con innumerevoli numeri di questi mondi in orbita attorno alle loro stelle madri in pochi giorni o meno.

Man mano che la nostra comprensione degli esopianeti continua ad espandersi, aumenterà anche la nostra comprensione degli UHJ, inclusa la loro formazione ed evoluzione, insieme alla formazione ed evoluzione delle loro stelle madri.

"Il mio motto per studiare gli esopianeti è aspettarsi l'inaspettato", afferma il dottor Adams. "Anche dopo tre decenni di osservazioni, continuiamo a trovare pianeti in posti inaspettati che fanno cose strane, e poi impariamo molto sull'universo scoprendo cosa stanno facendo e perché. Sicuramente ti tiene all'erta!"