Astronomové objevili mini-neptun a odhalili tajemství ztraceného horkého jupitera

Pomocí dat z vesmírné mise TESS a pozemských pozorování spektrografem HARPS v Chile se podařilo potvrdit existenci exoplanety typu mini-neptun, pojmenované TOI-2458 b. Tento objev přináší nové poznatky o možných scénářích formování planetárních systémů. Článek na toto téma byl publikován v časopisu Astronomy & Astrophysics.

TOI-2458 b byla poprvé identifikována jako tranzitující planeta – při pohybu před svou mateřskou hvězdou totiž způsobuje pravidelné snížení její jasnosti. Změny v jasnosti hvězdy nasměrovaly vědce k dalšímu podrobnějšímu pozorování. Kombinace dat z družice TESS a spektroskopických měření umožnila určit velikost, hmotnost a další vlastnosti planety.

Související

Lukáš Bauer

Tsuchinshan-ATLAS je jednou z nejjasnějších komet…

Marek Kuřina

Vědci objevili rychlokluznou magnetickou rekonexi…

Planeta TOI-2458 b má poloměr přibližně 2,8násobek Země a hmotnost asi 13,3násobku Země. Obíhá na velmi blízké oběžné dráze – jeden oběh kolem hvězdy trvá pouze 3,74 dne. To znamená, že planeta se nachází ve velmi horkém prostředí, kde podmínky nejsou příznivé pro existenci života.

Mateřská hvězda a její neobvyklé vlastnosti

Pozornost vědců upoutala také hvězda, kolem níž TOI-2458 b obíhá. Jedná se o hvězdu typu F, která má o něco vyšší hmotnost než naše Slunce a povrchovou teplotu kolem 6000 K. Analýzy ukazují, že hvězda se nachází v pokročilé fázi svého vývoje a začíná opouštět hlavní posloupnost, což naznačuje její stáří kolem 5,7 miliardy let.

Dalším překvapivým objevem byla rychlá rotace hvězdy, která trvá pouhých 9 dní, spolu s velmi krátkým cyklem magnetické aktivity o délce 54 dnů. Tato kombinace je u hvězd typu F neobvyklá.

Podobné krátké cykly byly pozorovány jen u několika hvězd, například u τ Boo, která je známá svou interakcí s exoplanetou typu horký jupiter (podle Ústavu pro jazyk český AV ČR máme ve Sluneční soustavě planetu Jupiter nebo Neptun, ale pokud se jedná o typ exoplanety, doporučuje se uvádět „horký jupiter“, „mini neptun“ apod.).

„Naše pozorování naznačují, že tento systém je dynamicky velmi zajímavý,“ říká Dr. Šubjak. „Rychlá rotace a magnetická aktivita hvězdy mohou být důsledkem interakcí s planetárními objekty v minulosti.“

Objev další planety v systému TOI-2458

Při dalším zkoumání planetárního systému TOI-2458 vědci identifikovali přítomnost druhé planety obíhající ve větší vzdálenosti od hvězdy. Tato planeta má oběžnou dobu přibližně 16,5 dne, což znamená, že se nachází dále od hvězdy než TOI-2458 b.

Dynamické modely naznačují, že její hmotnost se pohybuje mezi 10 a 25násobkem hmotnosti Země, ale pro přesnější určení jejích vlastností budou zapotřebí další pozorování.

Historie formování systému a role ztraceného horkého jupitera

Jedním z nejvýznamnějších poznatků této studie je hypotéza, že planetární systém TOI-2458 mohl v minulosti zahrnovat horkého jupitera. Na rozdíl od hypotéz předpokládajících migraci těchto planet z vnějších částí protoplanetárního disku, tento horký jupiter se mohl zformovat přímo na místě ve velmi blízké vzdálenosti od hvězdy.

V průběhu času však byla obří planeta pohlcena hvězdou vlivem slapových interakcí. Tento proces by mohl vysvětlit, proč hvězda TOI-2458 nyní vykazuje neobvykle rychlou rotaci. „Pohlcení masivní planety mohlo hvězdě dodat značné množství rotačního momentu,“ vysvětluje Dr. Šubjak.

Vliv na současnou dynamiku systému

Pokud tato hypotéza o ztraceném horkém jupiteru platí, jeho přítomnost v minulosti by výrazně ovlivnila dynamiku oběžných drah zbývajících planet. Vědci se domnívají, že gravitační interakce mohly vést k neobvyklému sklonu oběžné dráhy mini-neptunu TOI-2458 b, který nyní obíhá kolem pólů své hvězdy.

Tento sklon by mohl být výsledkem sekulárních rezonancí, které působily na planetu již v raných fázích systému, před tím, než horký jupiter spirálovitě splynul se svou hvězdou.

Důsledky pro výzkum exoplanet

Pokud se tato hypotéza potvrdí, mohla by přinést nový pohled na to, jak hvězdné systémy interagují s planetami, které obíhají v jejich blízkosti. Budoucí pozorování by mohla přinést další důkazy pro tuto teorii a zároveň odhalit další detaily o dynamických procesech v exoplanetárních systémech.

Podobné studie by také mohly odkrýt, jak časté jsou podobné scénáře v naší Galaxii a jaké podmínky musí být splněny pro vznik a dlouhodobou stabilitu takových systémů. „Systém TOI-2458 nám ukazuje, že vesmír je plný překvapení a přináší nové výzvy pro naše modely formování planet,“ dodává Dr. Šubjak.

Zdroj: Astronomy & Astrophysics, Astronomický ústav AV ČR