Co się dzieje z “gorącymi jowiszami”, gdy ich gwiazda staje się czerwonym olbrzymem?

Badania planet pozasłonecznych doprowadziły do ​​kilku zdumiewających odkryć, z których wiele przeczyło oczekiwaniom astronomów i podważyło nasze wyobrażenia o formach, jakie mogą przybierać układy planetarne. Na przykład odkrycie planet wielkości Jowisza, które krążą blisko swoich gwiazd („Gorące Jowisze”) przeczyło temu, co astronomowie podejrzewali o gazowych olbrzymach. Wcześniej panował ogólny konsensus, że gazowe olbrzymy formują się poza „Linią Mrozu” – granicą, poza którą lotne pierwiastki (takie jak woda) zamarzają w stanie stałym – i pozostają tam do końca życia.

Co ciekawe, stanie się to, gdy nasze Słońce opuści swoją główną fazę życia gwiazdowego i wejdzie w fazę Czerwonego Olbrzyma (RGB). Rodzi to pytanie, co dzieje się z gorącymi Jowiszami, gdy ich gwiazdy macierzyste rozszerzają się, by stać się “Czerwonymi Gigantami”. Korzystając z zaawansowanych symulacji 3D, zespół naukowców kierowany przez konsorcjum Compact Object Mergers: Population Astrophysics and Statistics (COMPAS) symulował, w jaki sposób czerwone olbrzymy będą się rozszerzać, aby pochłonąć gorące Jowisze. Ich odkrycia mogą odpowiedzieć na kolejną zagadkę stojącą przed astronomami, dlaczego niektóre układy podwójne mają jedną szybko obracającą się gwiazdę o dziwnym składzie chemicznym.

Badania prowadził dr Mike Lau. student w Szkole Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Monash oraz inni członkowie konsorcjum COMPAS w ramach wspólnego badania ewolucji układów binarnych. Dołączyli do nich członkowie The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Instytutu Flatiron, Princeton University oraz Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Ich artykuł zatytułowany „Pochłanianie gorącego Jowisza przez czerwonego olbrzyma w hydrodynamice 3D” ukazał się niedawno w „Miesięcznych uwagach Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego” .

Jak wyjaśnił Lau w e-mailu Universe Today, temat Gorącego Jowisza jest interesujący dla astrofizyków, ponieważ uważają, że może on wyjaśniać niektóre z „dziwnych” gwiazd obserwowanych w naszej galaktyce – szybko obracających się i wzbogaconych chemicznie olbrzymów. Niedawna eksplozja odkryć egzoplanet pozwoliła przetestować różne teorie, w tym możliwość, że gdy gwiazdy rozszerzają się, by stać się czerwonymi olbrzymami, a planety, które kiedyś krążyły w bezpiecznej odległości, będą się kręcić spiralą w kierunku centrum gwiazdy, mieszając w tym procesie materię gwiezdną.

Jest to zatem jeden ze sposobów wyjaśnienia obserwowanych szybko obracających się olbrzymów. Ponadto każdy materiał planetarny, który wyjdzie podczas ruchu spiralnego, może zmienić skład chemiczny powierzchni gwiazd. To może pomóc nam zrozumieć, dlaczego zaobserwowano, że niewielka część gwiazd jest nienormalnie bogata w lit. Wreszcie możemy być w stanie bezpośrednio wykryć ten proces, szukając gwiazd, które spuchły i rozjaśniły się po zjedzeniu planety, chociaż będziemy musieli mieć dużo szczęścia, aby złapać je na gorącym uczynku.powiedział Lau.

Możliwość bezpośredniego obserwowania pochłonięć i wynikającego z tego wpływu na gwiazdy będą możliwe dzięki teleskopom kosmicznym nowej generacji, takim jak James Webb i teleskopom naziemnym z 30-metrowymi zwierciadłami głównymi. Obejmuje to Ekstremalnie Duży Teleskop (ELT), Gigantyczny Teleskop Magellana (GMT) – oba budowane na pustyni Atacama w Chile – oraz Teleskop Trzydziestometrowy (TMT), obecnie budowany na Mauna Kea na Hawajach. Wykorzystując kombinację optyki adaptacyjnej, koronografów i spektrometrów, obserwatoria te będą w stanie bezpośrednio wykrywać egzoplanety krążące blisko swoich gwiazd.

W międzyczasie Lau i jego koledzy przeprowadzili serię trójwymiarowych symulacji hydrodynamicznych, które odtworzyły proces pochłaniania.

Zastosowaliśmy metodę zwaną hydrodynamiką wygładzonych cząstek. Przedstawia to gigantyczną gwiazdę i gorący Jowisz jako zbiory cząstek, które podążają za ruchem płynu, jak studnia z kulami, ale z milionami kulek. Ta technika została również wykorzystana do wizualizacji płynów w grach wideo i animacjach. Kluczowym wynikiem naszej symulacji jest to, że gorący Jowisz może stracić większość swojej materii z powodu tarcia, gdy opada na gwiazdę.powiedział Lau.

Lau i jego koledzy mają nadzieję, że w przyszłości dalsze postępy w informatyce pozwolą na symulacje o wyższej rozdzielczości. Jeśli zostaną potwierdzone, ich wyniki mogą wyjaśnić szybko rotujące gwiazdy z nienormalnym składem chemicznym w układach podwójnych. Oferują również podgląd tego, co pokażą przyszłe badania, gdy będą badać te systemy i ich egzoplanety i mogą bezpośrednio uzyskać z nich widma.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową