นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ

นักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์สองดวงรอบดาวสองดวงที่แยกจากกันซึ่งยอมจำนนต่อความร้อนที่รุนแรงของดวงดาว ทั้งสองกำลังพังทลายต่อหน้าดวงตาของเราในตาของเราโดยทิ้งเส้นทางของเศษซากคล้ายกับดาวหาง ทั้งสองเป็นดาวเคราะห์สั้นสั้นพิเศษ (USPS) ที่โคจรรอบดวงดาวของพวกเขาอย่างรวดเร็ว

ดาวเคราะห์เหล่านี้เป็นกลุ่มย่อยที่หายากของ USP ที่ไม่ใหญ่พอที่จะยึดติดกับวัสดุของพวกเขา นักดาราศาสตร์รู้ว่ามีดาวเคราะห์ที่สลายตัวเพียงสามดวงเท่านั้น

USPS เป็นที่รู้จักสำหรับวงโคจรที่รวดเร็วมากบางคนทำวงโคจรให้เสร็จภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง เนื่องจากพวกเขาอยู่ใกล้กับดวงดาวของพวกเขามากพวกเขาจะได้รับความร้อนอย่างรุนแรงรังสีที่เป็นตัวเอกและแรงโน้มถ่วง

USPs จำนวนมากถูกล็อคไปที่ดาวของพวกเขาเปลี่ยนด้านที่หันหน้าเข้าหาดาวเป็นนรก USPS ไม่ค่อยมีรัศมีโลกสองตัวและนักดาราศาสตร์คิดว่าดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ประมาณ 1 ใน 200 มีดวงอาทิตย์ พวกเขาถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้และกำลังผลักดันขอบเขตของความเข้าใจของเราเกี่ยวกับระบบดาวเคราะห์

มีคำถามที่ยังไม่ได้ตอบมากมายเกี่ยวกับ USPS กลไกการก่อตัวของพวกเขาไม่ชัดเจนแม้ว่าพวกเขาจะย้ายไปยังตำแหน่งของพวกเขามากกว่าที่จะเกิดขึ้นที่นั่น พวกเขายากที่จะสังเกตเพราะอยู่ใกล้กับดวงดาวของพวกเขาทำให้คำถามเกี่ยวกับโครงสร้างของพวกเขายากที่จะตอบ

โชคดีที่นักวิจัยสองทีมแยกกันได้เห็น USP ทั้งสองที่พังทลายลง ขณะที่พวกเขาหกเนื้อหาออกไปในอวกาศในก้อยพวกเขาก็เปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์ได้เห็นสิ่งที่อยู่ภายในพวกเขา

การสังเกตใหม่อยู่ในเอกสารใหม่สองฉบับที่มีอยู่ที่เว็บไซต์ pre-press arxiv.org หนึ่งคือ "ดาวเคราะห์ร็อคกี้ที่พังทลายลงมาพร้อมกับก้อยเหมือนดาวหางที่โดดเด่นรอบดาวที่สดใส"ผู้เขียนหลักคือ Marc Hon นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สำนักงานวิทยาศาสตร์ MIT Tess บทความนี้เรียกว่าต่อจากนี้เป็นการศึกษา MIT

"เรารายงานการค้นพบ BD+054868AB ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่มีการโคจรรอบ K-Dwarf ที่สดใสด้วยระยะเวลา 1.27 วัน" ผู้เขียนเขียน ยานอวกาศ Tess พบดาวเคราะห์และการสังเกตของมัน "เปิดเผยความลึกของการขนส่งตัวแปรและโปรไฟล์การขนส่งแบบอสมมาตร" กระดาษระบุ

สิ่งเหล่านี้เป็นลักษณะของฝุ่นที่มาจากดาวเคราะห์ที่ถึงวาระและก่อตัวหาง: หนึ่งบนขอบชั้นนำและอีกหนึ่งบนขอบต่อท้าย ขนาดอนุภาคฝุ่นในแต่ละหางนั้นแตกต่างกันโดยมีเส้นทางชั้นนำที่มีฝุ่นขนาดใหญ่และหางท้ายที่มีเมล็ดละเอียด

"อัตราที่โลกกำลังระเหยเป็นหายนะอย่างเต็มที่และเราโชคดีอย่างไม่น่าเชื่อที่ได้เป็นพยานในชั่วโมงสุดท้ายของดาวเคราะห์ที่กำลังจะตายนี้ ','"

Marc Hon, MIT Tess Science Office

“ ดาวเคราะห์ที่พังทลายโคจรรอบ BD+05 4868 A มีหางฝุ่นที่โดดเด่นที่สุดจนถึงปัจจุบัน” ผู้เขียนนำที่รักกล่าว “ หางฝุ่นที่เล็ดลอดออกมาจากดาวเคราะห์ที่ระเหยอย่างรวดเร็วนั้นมีขนาดมหึมาความยาวประมาณ 9 ล้านกม. ล้อมรอบครึ่งวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดาวทุก ๆ 30 ชั่วโมงครึ่ง” เขากล่าวเสริม

การศึกษา MIT แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์กำลังสูญเสียมวลในอัตรา 10 มวลโลกของวัสดุต่อพันล้านปี เนื่องจากวัตถุอาจเป็นเพียงขนาดของดวงจันทร์ของโลกจึงจะถูกทำลายโดยสิ้นเชิงในเวลาเพียงไม่กี่ล้านปี

“ อัตราที่โลกกำลังระเหยเป็นหายนะอย่างเต็มที่และเราโชคดีอย่างไม่น่าเชื่อที่ได้เป็นพยานในชั่วโมงสุดท้ายของโลกที่กำลังจะตายนี้” Hon กล่าว

ดาราโฮสต์อาจมีอายุมากกว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อยและมีแคระสีแดงสหายคั่นด้วยประมาณ 130 AU ผู้เขียนคิดว่าโลกเป็นผู้สมัครที่ยอดเยี่ยมสำหรับการศึกษาติดตามผลกับ JWST ไม่เพียง แต่ดาวจะสว่าง แต่การถ่ายโอนนั้นลึก เนื่องจากหางชั้นนำและต่อท้ายการเปลี่ยนผ่านสามารถใช้เวลานานถึง 15 ชั่วโมง

"ความสว่างของดาราโฮสต์รวมกับการขนส่งที่ค่อนข้างลึกของโลก (0.8? 2.0%) นำเสนอ BD+054868AB เป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับการศึกษาองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบหินและการตรวจสอบเกี่ยวกับธรรมชาติของดาวเคราะห์ที่ระเหยหายไปหายนะ" พวกเขาอธิบาย

“ สิ่งที่น่าตื่นเต้นอย่างมากเกี่ยวกับ BD+05 4868 AB ก็คือมันมีดาวโฮสต์ที่สว่างที่สุดจากดาวเคราะห์ที่สลายตัวอื่น ๆ-สว่างกว่า K2-22 100 เท่าซึ่งเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับการศึกษาในอนาคตของระบบดังกล่าว” Avi Shporer นักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ MIT Kavli Institute สำหรับการวิจัยดาราศาสตร์ฟิสิกส์และอวกาศและผู้เขียนร่วมของ MIT Paper

“ ก่อนที่จะมีการศึกษาของเราดาวเคราะห์ที่พังทลายอีกสามแห่งที่รู้จักกันดีอยู่รอบดาวจาง ๆ ทำให้พวกเขาท้าทายที่จะศึกษา” เขากล่าวเสริม

กระดาษที่สองคือ "โลกหินที่พังทลายลงในฝุ่นและก๊าซ: การสังเกตกลาง IR ของ K2-22B โดยใช้ JWST"ผู้เขียนนำคือ Nick Tusay นักศึกษาปริญญาเอกที่ Penn State ทำงานในศูนย์ดาวเคราะห์นอกระบบและโลกที่อยู่อาศัยบทความนี้จะเรียกว่าการศึกษาของ Penn State

“ น้ำทิ้งที่ทำให้เกิดการหลุดออกจากพื้นผิวและควบแน่นในอวกาศอาจเป็นตัวแทนของเลเยอร์ภายในก่อนหน้านี้ที่ถูกส่งไปยังพื้นผิวที่หลอมเหลว” ผู้เขียนเขียน

ในงานนี้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตซากปรักหักพังกับ Miri ของ JWST และกับกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ข้อสังเกตแสดงให้เห็นว่าวัสดุที่มาจาก USP นั้นไม่น่าจะเป็นวัสดุหลักที่โดดเด่นด้วยเหล็ก แต่พวกเขา "สอดคล้องกับแร่ธาตุแมกนีเซียมซิลิเกตบางรูปแบบซึ่งน่าจะมาจากวัสดุแมนเทิล" ผู้เขียนอธิบาย

“ ดาวเคราะห์เหล่านี้มีความกล้าหาญของพวกเขาในอวกาศอย่างแท้จริงและด้วย JWST ในที่สุดเราก็มีวิธีการศึกษาองค์ประกอบของพวกเขาและดูว่าดาวเคราะห์ใดที่โคจรรอบดาวดวงอื่นที่ทำมาจากนักเขียนนำกล่าว

เราไม่สามารถเห็นสิ่งที่อยู่ในดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราแม้ว่าคลื่นแผ่นดินไหวและการสังเกตอื่น ๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความคิดที่ดีเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของโลก โดยการตรวจสอบอวัยวะภายในที่มาจาก K2-22B นักดาราศาสตร์กำลังเรียนรู้ไม่เพียง แต่เกี่ยวกับโลก แต่โดยการขยายเกี่ยวกับดาวเคราะห์หินอื่น ๆ ประชดคือพวกเขาอยู่ไกลมาก

"K2-22B มีโปรไฟล์การขนส่งที่ไม่สมมาตรเนื่องจากเมฆที่เต็มไปด้วยฝุ่นของโลกมีมุมมองที่ด้านหน้าของดาวแสดงหลักฐานของหางขยายเหมือนดาวหาง"

“ มันเป็นโอกาสที่น่าทึ่งและโชคดีที่ได้
ทำความเข้าใจการตกแต่งภายในของโลกภาคพื้นดิน "

ศาสตราจารย์เจสันไรท์ดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์รัฐเพนน์

"เป็นที่น่าทึ่งที่การวัดการตกแต่งภายในของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะเป็นสิ่งที่ท้าทายโดยตรง - เรามีการสุ่มตัวอย่างที่ จำกัด ของเสื้อคลุมโลกเท่านั้นและไม่สามารถเข้าถึงได้-, หรือ-แต่ที่นี่เราได้พบดาวเคราะห์หลายร้อยปีที่ผ่านมาซึ่งส่งการตกแต่งภายในของพวกเขาไปยังอวกาศและแบ็คไลท์ให้เราศึกษากับสเปกตรัมของเรา "เจสันไรท์ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์กล่าวร่วมของการศึกษาของรัฐเพนน์กล่าว และหัวหน้างานระดับปริญญาเอกของ Tusay

“ มันเป็นโอกาสที่น่าทึ่งและโชคดีที่ได้เข้าใจการตกแต่งภายในของโลกภาคพื้นดิน” เขากล่าวเสริม

ในขณะที่เทสส์ค้นพบดาวเคราะห์ที่สลายตัวในกระดาษก่อนหน้า Kepler พบสิ่งนี้ในระหว่างภารกิจ K2 ที่ขยายออกไป หนึ่งนี้โคจรรอบดาว M-Dwarf ในเวลาเพียง 9.1 ชั่วโมง หลักฐานของหางอยู่ในความแปรปรวนของเส้นโค้งแสง "ความแปรปรวนอย่างมากในความลึกของการส่งสัญญาณแสง (0–1.3%) รวมกับรูปร่างการขนส่งแบบอสมมาตรแสดงให้เห็นว่าเรากำลังสังเกตเมฆมากชั่วคราวของฝุ่นที่อ่อนเพลียออกจากพื้นผิวของดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นเป็นอย่างอื่น" กระดาษ MIT ระบุ

ตามที่ผู้เขียนกล่าวว่านี่อาจเป็นครั้งแรกที่เราได้เห็น outgassing จากดาวเคราะห์ที่ระเหยกลายเป็นไอ "คุณสมบัติความยาวคลื่น Miri ที่สั้นกว่า ... อาจเป็นข้อสังเกตโดยตรงครั้งแรกของคุณสมบัติก๊าซจากดาวเคราะห์ที่ระเหยได้" กระดาษระบุ

"โดยไม่คาดคิดแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดการวัดเหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นสายพันธุ์ที่ได้มาจากน้ำแข็ง (ไม่มีและ CO2)" ผู้เขียนเขียน แม้ว่าสเปกตรัมจะมีความสอดคล้องกับร่างกายหิน แต่การปรากฏตัวของ NO และ CO2 นั้นเป็นบอลโค้งเล็กน้อย วัสดุเหล่านี้คล้ายกับร่างกายน้ำแข็งเช่นดาวหางมากกว่าดาวเคราะห์หิน

"จริง ๆ แล้วมันเป็น 'ใครสั่ง-นั่น?' ช่วงเวลา "Tusay พูดเกี่ยวกับการค้นหาคุณสมบัติน้ำแข็ง ด้วยเหตุนี้นักวิจัยจึงกระตือรือร้นที่จะชี้ JWST ที่โลกอีกครั้งเพื่อรับข้อมูลมากขึ้นและดีขึ้น หลายเส้นทางสามารถสร้างผลลัพธ์เหล่านี้ได้และมีเพียงข้อมูลที่ดีกว่าเท่านั้นที่สามารถช่วยนักดาราศาสตร์กำหนดสิ่งที่เกิดขึ้น

แม้ว่าเราจะอยู่ในช่วงแรก ๆ ของการสังเกตดาวเคราะห์เช่นนี้ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีความคาดหวังอยู่บ้าง ผลลัพธ์เหล่านี้ท้าทายความคาดหวังเหล่านั้นเนื่องจากหลายคนคาดว่าจะพบเฉพาะเศษเหล็กของ USPs เหล่านี้

“ เราไม่รู้ว่าจะคาดหวังอะไร” ไรท์กล่าวซึ่งยังร่วมเขียนการศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับวิธีการใช้ JWST เพื่อตรวจสอบหางดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ "เรามีความหวังว่าพวกเขาอาจยังมีเสื้อคลุมของพวกเขาหรืออาจเป็นวัสดุเปลือกโลกที่ถูกระเหยไป Miri สเปกโตรกราฟอินฟราเรดกลางของ JWST เป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบในการตรวจสอบ วิธีที่ JWST สามารถแยกแยะความแตกต่างทางสเปกโทรสโกปีได้ "ไรท์กล่าวเสริม

ถัดไปทั้งสองทีมของนักวิทยาศาสตร์หวังที่จะชี้ JWST ที่ BD+05 4868 AB จากการศึกษา MIT ดาวของมันสว่างกว่าดาวดวงอื่นที่รู้จักกันในการโฮสต์ USPS ที่พังทลายลง แหล่งกำเนิดแสงที่สว่างทำให้ JWST ง่ายขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แข็งแกร่งขึ้น

“ สิ่งที่น่าตื่นเต้นอย่างมากเกี่ยวกับ BD+05 4868 AB ก็คือมันมีดาวโฮสต์ที่สว่างที่สุดจากดาวเคราะห์ที่สลายตัวอื่น ๆ-สว่างกว่า K2-22 100 เท่าซึ่งเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับการศึกษาในอนาคตของระบบดังกล่าว” Avi Shporer นักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ MIT Kavli Institute สำหรับการวิจัยดาราศาสตร์ฟิสิกส์และอวกาศและผู้เขียนร่วมของโครงการ MIT

“ ก่อนที่จะมีการศึกษาของเราดาวเคราะห์ที่พังทลายอีกสามแห่งที่รู้จักกันดีอยู่รอบดาวจาง ๆ ทำให้พวกเขาท้าทายที่จะศึกษา” เขากล่าวเสริม

เมื่อเปิดตัว JWST มันไม่ได้มุ่งเป้าไปที่การสังเกตดาวเคราะห์นอกระบบ แต่งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการใหม่ในการใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลัง สิ่งที่น่าประหลาดใจเช่นนี้เป็นส่วนหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์ใหม่หรือการสังเกตความพยายามและนักวิจัยมักจะตั้งตารอพวกเขา

"คุณภาพข้อมูลที่เราควรได้รับจาก BD+05 4868 A จะยอดเยี่ยม" Shporer กล่าว "การศึกษาเหล่านี้ได้พิสูจน์ความถูกต้องของวิธีการนี้ในการทำความเข้าใจการตกแต่งภายในดาวเคราะห์นอกระบบและเปิดประตูสู่การวิจัยแนวใหม่ทั้งหมดกับ JWST"

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านบทความต้นฉบับ-