ce se va întâmpla cu Jupiter când soarele moare?

Titlu: un analog Jovian care orbitează o stea pitică albă

autori: J. W. Blackman, J. P. Beaulieu, D. P. Bennett, C. Danielski, C. Alard, A. A. Cole, A. Vandorou, C. Ranc, S. K. Terry, A. Bhattacharya, I. Bond, E. Bachelet, D. Veras, N. Koshimoto, V. batista & J. B. Marquette

instituția primului autor: școala de științe naturale, Universitatea din Tasmania, Hobart, Australia

stare: Publicat în Nature

v-ați întrebat vreodată despre soarta Pământului? Oamenii au existat doar pentru o mică parte din viața Pământului de când s-a format. Chiar dacă nu putem prezice ce se întâmplă pe suprafața Pământului, planeta în ansamblu va supraviețui probabil miliarde de ani în viitor. Soarta Pământului depinde de soarta soarelui, ceea ce ne aduce la studiul evoluției stelare. În timpul etapei sale principale de secvență, soarele fuzionează hidrogenul în heliu în miezul său. Când hidrogenul se va epuiza, Soarele va deveni un gigant roșu. Miezul său se va contracta sub gravitație, iar straturile exterioare se vor extinde dincolo de orbita lui Mercur. Pământul va fi probabil înghițit de soare în aproximativ 8 miliarde de ani. În cele din urmă, soarele își va vărsa straturile exterioare, iar miezul rămas va fi o pitică albă, dar pământul va dispărea de mult până atunci. Este puțin trist să credem că planeta noastră nu va supraviețui soarelui îmbătrânit, dar ce se întâmplă cu alte planete mai îndepărtate în Sistemul Solar? Ce zici de Jupiter, sau planete dincolo de asta?

deoarece nu putem accelera evoluția soarelui, putem căuta alte planete în jurul altor stele care se află în ultimele etape ale vieții lor. Dacă există exoplanete care orbitează o gigantă roșie sau o pitică albă, asta ne va oferi o privire asupra propriului nostru viitor.

cum să găsiți planete cu microlensing

cele mai populare trei metode de detectare a exoplanetelor sunt viteza radială, tranzitul și imagistica directă. Cu primele două metode, astronomii caută variații periodice induse de planetă în viteza sau luminozitatea stelei gazdă. Efectul este mai vizibil dacă planetele sunt mai mari, mai masive și dacă orbitează mai aproape de steaua gazdă. Metoda imagistică directă funcționează cel mai bine atunci când planeta este mare și orbitează foarte departe de steaua gazdă. Aceste prejudecăți de detectare nu sunt ideale atunci când vrem să găsim sisteme planetare ca ale noastre. Din acest motiv, autorii lucrării de astăzi apelează la microlensarea gravitațională.

tehnica de microlensare detectează mărirea unei stele de fundal datorită gravitației unui obiect de lentilă care trece în fața ei (a se vedea acest astrobit pentru un sondaj exoplanetă cu această tehnică). Când o stea (lentila) trece în fața alteia (sursa), lentila gravitațională amplifică lumina de la sursă. Dacă steaua lentilei are o planetă care orbitează în jurul ei și planeta se află lângă inelul Einstein al stelei, gravitația sa provoacă o creștere suplimentară a intensității măsurate de la sursă.

evenimentele de lentilă sunt rare, dar apariția lor este mai puțin dependentă de proprietățile planetei, oferindu-ne o sondă mai imparțială a populațiilor de exoplanetă. În plus, tehnica lentilelor este sensibilă la planetele asemănătoare Pământului din jurul stelelor reci. Aceasta a fost prima metodă capabilă să detecteze planete de masă asemănătoare Pământului în jurul stelelor obișnuite din secvența principală.

planeta cu o gazdă lipsă

autorii lucrării de astăzi au detectat o planetă folosind microlensing, dar nu au detectat lumina de la o gazdă stea cu secvență principală. Evenimentul de microlensing în cauză, MOA-2010-BLG-477Lb, a fost găsit de microlensing Observations in Astrophysics collaboration în 2010. Cercetătorii se potrivesc modelelor la curba de lumină microlensantă presupunând că steaua gazdă este o stea cu secvență principală și au descoperit că cea mai bună potrivire este de 0,15 până la 0,93 mase solare. Cea mai potrivită soluție are, de asemenea, o planetă cuprinsă între 0,5 și 2,1 mase Jupiter. Având în vedere estimările mișcării corespunzătoare a stelei obiectivului, echipa ar putea prezice unde se va deplasa în raport cu steaua sursă după evenimentul de microlensare. Ei au folosit telescopul Keck II pentru a obține imagini de urmărire, prezentate în Fig 2. Contururile din panoul c arată locația așteptată a posibilului gazdă a secvenței principale, dar nu există nicio stea de găsit! Dacă nu este detectată nicio stea de secvență principală, dar masa stelei este cunoscută, ce ar putea fi gazda?

gazda poate fi doar o pitică albă

analiza lentilelor constrânge luminozitatea prezisă a stelei obiectivului, care depinde de distanța necunoscută a obiectivului. Fig. 3 arată că gama de posibile lentile de secvență principală pentru eveniment ar fi mai strălucitoare decât limita de detectare Keck. Deoarece nu se observă o astfel de stea, lentila nu poate fi o stea cu secvență principală. Steaua obiectivului nu poate fi, de asemenea, o pitică maro, deoarece sistemul lentilelor are cel puțin 0,15 mase solare. În mod similar, limita superioară de masă de 0,78 mase solare exclude stelele neutronice și găurile negre ca Stele gazdă. Deoarece stelele de secvență principală, piticii maro, stelele neutronice și găurile negre sunt excluse, autorii concluzionează că lentila trebuie să fie o pitică albă.

ce înseamnă asta?

stelele secvenței principale precum Soarele nostru evoluează violent în pitice albe. Cel mai probabil, Pământul nostru nu va supraviețui fazei gigantului roșu al Soarelui, dar simulările prezic că planetele din orbitele asemănătoare lui Jupiter pot supraviețui. Acest sistem este primul analog al lui Jupiter observat care orbitează o pitică albă, dovadă că planetele din jurul piticilor albi pot supraviețui fazelor uriașe ale evoluției gazdei lor. Acest sistem reprezintă o posibilă etapă finală a soarelui și a lui Jupiter în propriul nostru sistem Solar.

Astrobite editat de Macy Huston

credit Imagine recomandate: J. W. Blackman