Een buitenaardse exoplaneet die alle baanregels overtreedt

In ons zonnestelsel hebben de banen van alle planeten een vergelijkbare oriëntatie. Hun baanvlakken verschillen enkele graden, maar bijna alle planeten draaien in dezelfde richting. dit vast vliegtuig Oriëntatie binnen een paar graden van het vlak van de rotatie van de zon is ook bekend. De meeste planetaire systemen hebben een vergelijkbare opstelling, met de banen van de planeten en de rotaties van de sterren ongeveer uitgelijnd, maar weinig exoplaneten trotseren deze trend, en we weten niet precies waarom.

Gemeenschappelijke oriëntatie binnen een planetair systeem is logisch gezien hoe planetaire systemen zich vormen. De primaire stellaire wolk die de ster en zijn planeten vormt, heeft meestal een inherent rotatiemomentum. Terwijl de ster begint samen te smelten, vormt zich een protoplanetaire schijf rond de ster. Omdat de planeten binnen deze schijf zijn gevormd, hebben ze allemaal vergelijkbare banen. Dingen kunnen gecompliceerder zijn met binaire of meersterrensystemen, maar je zou verwachten dat planetaire systemen met één ster een vlak statisch hebben dat vergelijkbaar is met het onze. Dit geldt echter niet voor het planetaire systeem dat bekend staat als WASP-131, zoals een recente studie aantoont.

Het is bekend dat WASP-131 ten minste één planeet heeft, 131b. Het is een hete gasvormige planeet met een massa die iets minder is dan die van Saturnus en draait om de 131 om de vijf dagen. Eerdere studies van 131b vonden de planeet ongebruikelijk vanwege zijn dichte atmosfeer. Hoewel het slechts een kwart van de massa van Jupiter heeft, is zijn diameter ongeveer 20% groter dan die van Jupiter. 131b heeft een lage dichtheid voor een gasvormige planeet die bekend staat als supernovae.

De planeet is ontdekt via de transitmethode, wat betekent dat hij vanuit ons gezichtspunt voor zijn ster langs beweegt. Het is een effectieve manier om exoplaneten te vinden, maar het kan ook worden gebruikt om de rotatiebeweging van een ster te controleren. Vanwege de stellaire rotatie wordt het licht dat uit het gebied van de ster komt dat naar ons toe draait licht blauw, en het licht dat uit het gebied komt dat van ons weg draait verschuift lichtjes rood. Dit betekent dat de spectraallijnen van de ster enigszins vervaagd zijn. Het effect staat bekend als Doppler-uitbreiding. Wanneer de planeet voor de ster passeert, sluit deze een deel van de gebieden af, die op hun beurt van kleur veranderen in blauw en blauwrood. Hierdoor verschuiven de spectraallijnen van de ster enigszins. Met dit Rossiter-McLaughlin-effect kunnen astronomen de draairichting van sterren meten.

Toen het team de rotatie van WASP-131 analyseerde, ontdekten ze dat het niet leek op de rotatie van zijn planeet. De baan van 131b is ongeveer 160 graden gekanteld ten opzichte van het vlak van de rotatie van de ster, wat betekent dat hij zich in een bijna hoge polaire baan bevindt. Dit roept natuurlijk de vraag op hoe de planeet zo’n vreemde baan heeft gekregen.

Een idee is een proces dat bekend staat als het Kozai-effect. Dynamische interacties tussen een planeet, zijn ster en andere planeten in het systeem kunnen ervoor zorgen dat de baan wegschuift van de stationaire planeet. We zien dit in ons zonnestelsel met Pluto en Neptunus, die de baan van Pluto in de loop van de tijd hebben gekanteld. Het Kozai-effect is het meest uitgesproken bij kleinere planeten, en de interactie tussen planeet en ster alleen is niet voldoende om zo’n hellende baan te verklaren. Een andere mogelijkheid is dat er vroeg in de vormingsperiode een magnetische interactie was tussen de planeet en de protoplanetaire schijf.

Hoewel het mechanisme achter de enkele baan niet duidelijk is, volgt het een patroon dat we zien bij veel hete gasvormige exoplaneten. Ongeveer een kwart van hen heeft merkbaar gekantelde banen. Soms lijken deze planeten uit de pas te lopen.

referentie: Doyle, L en anderen. “WASP-131 b met ESPRESSO I: een gezwollen sub-Saturnus in een polaire baan rond een differentiële roterende ster van het zonnetype. ” arXiv herdruk arXiv: 2304.12163 (2023).