En ung planet som kretser rundt en rød dvergstjerne forskyver seg uforutsigbart, bane for bane.
Denne planeten er så nær sin overordnede stjerne at den mottar et voldsomt og konsistent utbrudd av energi, som fordamper atmosfæren av hydrogen – som får det til å løsne fra planeten.
Men under en bane observert med NASAs Hubble-romteleskop, dukket planeten opp ikke miste noe materialemens en annen bane observert med Hubble halvannet år senere viste tydelige tegn på atmosfærisk tap.
Denne ekstreme variasjonen mellom baner sjokkerte astronomer. «Vi har aldri sett atmosfærisk rømning gå fra fullstendig uoppdagelig til veldig påviselig på så kort tid som en planet passerer foran stjernen sin,» sa han. Keighley Rockcliffe fra Dartmouth College i Hanover, New Hampshire.
«Vi forventet virkelig noe veldig forutsigbart, som kunne gjentas. Men det viste seg å være merkelig. Da jeg så dette første gang, tenkte jeg «Dette kan ikke være riktig«».
Rockcliffe var like fascinert å se, når det var påviselig, planetens atmosfære kommer ut foran planeten, som et fyrtårn av et hurtiggående tog.
«Denne observasjonen ærlig talt merkelig Det er en slags stresstest for modellering og fysikk av planetarisk evolusjon. Denne observasjonen er så fascinerende fordi vi er i stand til å undersøke denne interaksjonen mellom stjernen og planeten som er virkelig ekstrem, sa han.
ligger ved 32 lysår fra jorden, er morstjernen AU Microscopii (AU Mic) hjem til et av de yngste planetariske systemene som noen gang er observert. Stjernen har mindre enn 100 millioner år (en liten brøkdel av alderen til vår sol, som er 4,6 milliarder år gammel).
Den innerste planeten, AU Mic b, har en omløpsperiode på 8,46 dager og er bare 9,6 millioner kilometer fra stjernen (omtrent 1/10 av avstanden fra planeten Merkur til vår sol). Den oppblåste, gassformige verdenen er omtrent fire ganger så stor som jordens diameter.
AU Mic b ble oppdaget av romteleskoper Spitzer og TESS av NASA i 2020. Det ble oppdaget ved hjelp av transittmetoden, som betyr at teleskoper kan observere en en liten reduksjon i lysstyrken av stjernen når planeten passerer foran den.
Røde dverger som AU Microscopii er de mest tallrike stjernene i Melkeveisgalaksen vår. Derfor, må huse de fleste planetene av galaksen vår. Men kan planeter som AU Mic b, som går i bane rundt røde dvergstjerner, være det gjestfrie for livet?
En av hovedutfordringene er at unge røde dverger har voldsomme stjernebluss som frigjør ødeleggende stråling. Denne perioden med stor aktivitet varer mye lenger enn stjerner som vår sol.
Flaksene drives av intense magnetiske felt som blir viklet inn på grunn av bevegelsene til stjerneatmosfæren.
Når floken blir for intens bryter feltene og koble til på nyttog frigjør enorme mengder energi som er 100 til 1000 ganger mer energisk enn det solen vår slipper ut i eksplosjonene.
Det er en fyrverkeri i kraftig vind, utbrudd og røntgenstråler som når planetene som går i bane nær stjernen. «Dette skaper et veldig ukontrollert og ærlig talt skummelt stjernevindmiljø som påvirker planetens atmosfære,» sa Rockcliffe.
Under disse brennende forholdene må planeter som dannes i løpet av de første 100 millioner årene etter at en stjerne er født, oppleve den største mengden atmosfærisk rømning. Dette kan ende opp med å fjerne en planet fullstendig fra atmosfæren.
«Vi ønsker å finne ut hvilke typer planeter som kan overleve disse miljøene. Hvordan vil dens endelige utseende være når stjernen slår seg ned? Og vil det være en viss sjanse for beboelighet, eller Vil de ende opp med å bli «brente» planeter?«, sa Rockcliffe.
«Ender de opp med å miste det meste av atmosfæren og blir deres overlevende kjerner superjorder? Vi vet egentlig ikke hvordan disse endelige komposisjonene ser ut, fordi vi ikke har noe lignende i vårt solsystem,» la astronomen til.
Selv om stjernens lysstyrke hindrer Hubble i å se planeten direkte, kan teleskopet måle endringer i stjernens tilsynelatende lysstyrke forårsaket av hydrogen som slipper ut planeten og dimmer stjernens lys når planeten passerer. Dette atmosfæriske hydrogenet var oppvarmet til punktet av rømming til planetens tyngdekraft.
Aldri tidligere sett endringer i AU Mic bs atmosfæriske strømning kan indikere en rask og ekstrem variasjon i bluss fra vertens røde dverg. Det er så mye variasjon fordi stjernen har mange magnetfeltlinjer.
En mulig forklaring Årsaken til fraværet av hydrogen under en av planetens transitter er at et kraftig stjerneutbrudd, observert syv timer tidligere, kan ha fotoionisert det unnslippende hydrogenet til det punktet at det ble gjennomsiktig for lys og dermed ikke lenger kan detekteres.
En annen forklaring er at stjernevinden selv former den planetariske strømmen, noe som gjør den observerbar til tider og uobserverbar på andre, og til og med får en del av strømmen til å «hikke» foran selve planeten.
Dette fenomenet er spådd i noen modeller, for eksempel de av John McCann Det er Ruth Murray-Clayfra University of California i Santa Cruz, men dette er den første typen observasjonsbevis på at dette skjer og i så ekstrem grad, sier forskere.
Hubbles oppfølgingsobservasjoner av flere transitter av AU Mic b bør gi ytterligere ledetråder om den merkelige variasjonen til stjernen og planeten, og tester ytterligere vitenskapelige modeller for rømming og evolusjon av eksoplanetatmosfære.
Rockcliffe er hovedforfatter av den vitenskapelige artikkelen publisert i tidsskriftet The Astronomical Journal.
