Sterren en naburige planeten kunnen gigantische werelden naar hun zonnen werpen
Een soort planeet die in de buurt van zijn ster cirkelt, bekend als een hete Jupiter (afbeelding), zou zijn eigenaardige baan kunnen krijgen nadat een andere planeet of een ster hem daarheen heeft gekatapulteerd.
Vreemde reuzenplaneten bekend als hete Jupiters, die dicht bij hun zon draaien, werden op hun eigenaardige paden geschopt door nabijgelegen planeten en sterren, vindt een nieuwe studie.
Na analyse van de banen van tientallen hete Jupiters, vond een team astronomen een manier om gigantische planeten te vangen terwijl ze ongemakkelijk dicht bij hun sterren kwamen. De nieuwe analyse, op 27 januari ingediend bij arXiv.org, legt de schuld voor de rare werelden op zwaartekrachtstoten van andere massieve objecten die om dezelfde ster draaienwaarvan er vele zichzelf in het proces vernietigden.
“Het is een behoorlijk dramatische manier om je hete Jupiters te creëren”, zegt Malena Rice, een astrofysicus aan de Yale University.
Hete Jupiters zijn al lang mysterieus. Ze draaien heel dicht bij hun sterren en draaien rond in een paar dagen of minder, terwijl alle reuzenplaneten in ons zonnestelsel op grote afstand van de zon liggen (SN: 5/5/17). Om de vreemde planeten te verklaren, hebben astronomen drie hoofdideeën voorgesteld (SN: 5/11/18). Misschien vormden de hete Jupiters zich naast hun sterren en bleven ze zitten, of misschien begonnen ze verder naar buiten en draaiden ze langzaam naar binnen. In beide gevallen zouden de planeten cirkelvormige banen moeten hebben die zijn uitgelijnd met de evenaars van hun sterren, omdat de werelden hun paden hebben geërfd van materiaal in de protoplanetaire schijven waaruit ze zijn voortgekomen.
De nieuwe studie geeft echter de voorkeur aan het derde idee: gravitatie-interacties met een andere gigantische planeet of een begeleidende ster slingeren eerst een planeet ter grootte van Jupiter in een zeer elliptische en hellende baan die hem dicht bij zijn ster brengt. In sommige gevallen draait de planeet zelfs de verkeerde kant op om zijn ster, tegengesteld aan de manier waarop hij draait.
In dit scenario berooft de zwaartekracht van de ster elke keer dat de heen en weer geslingerde planeet langs zijn zon scheert, de planeet van baanenergie. Dit verkleint de baan, waardoor deze geleidelijk meer cirkelvormig en minder hellend wordt, totdat de planeet een hete Jupiter wordt in een kleine, cirkelvormige baan, opnieuw uitgelijnd om in hetzelfde vlak als de evenaar van de ster te komen.
Sterren cirkelen meestal rond de baan van een planeet voordat ze deze opnieuw uitlijnen, en koele sterren richten een baan sneller opnieuw dan warme sterren. Dus zochten Rice en haar collega’s naar relaties tussen de vormen en hellingen van de banen van enkele tientallen hete Jupiters die rond sterren met verschillende temperaturen gaan.
Over het algemeen ontdekte het team dat de hete Jupiters rond koele sterren zich meestal in goed uitgelijnde, cirkelvormige banen bevinden, terwijl de hete Jupiters rond warme sterren zich vaak in banen bevinden die langwerpig en scheef zijn. Anders gezegd, veel van de banen rond warme sterren hebben nog geen tijd gehad om tot hun definitieve grootte en oriëntatie te komen. Deze banen dragen nog steeds de kenmerken dat ze zijn gevormd door zwaartekracht-run-ins met naburige lichamen in het systeem, concludeert het team.
Het is een “eenvoudig, elegant argument”, zegt David Martin, een astrofysicus aan de Ohio State University in Columbus, die niet betrokken was bij dit onderzoek. “Ze presenteren het bewijs op een nieuwe manier die het idee helpt versterken” dat andere massieve objecten in hetzelfde zonnestelsel hete Jupiters produceren. Hij vermoedt dat deze theorie waarschijnlijk de meerderheid van deze planeten verklaart.
Maar het betekent dat ontelbare reuzenwerelden een verschrikkelijk lot hebben ondergaan. Sommige planeten die hun broeders dicht bij hun sterren slingerden, stortten uiteindelijk zelf in diezelfde sterren, zegt Rice. En veel andere planeten werden helemaal uit hun zonnestelsel gestoten, dus vandaag dwalen deze eigenzinnige werelden door de diepe bevriezing van de interstellaire ruimte, ver van het licht van welke zon dan ook.