«Фактор странности высок у KELT-9 b», – сказал Джон Алерс, астроном из Университета Ассоциации космических исследований в Колумбии, штат Мэриленд, и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "Это гигантская планета на очень близкой, почти полярной орбите вокруг быстро вращающейся звезды, и эти особенности усложняют нашу способность понять звезду и ее влияние на планету."
Новые результаты появляются в статье под руководством Алерса, опубликованной 5 июня в The Astronomical Journal.
KELT-9 b, расположенный примерно в 670 световых годах от нас в созвездии Лебедя, был обнаружен в 2017 году, потому что планета проходила перед своей звездой часть каждой орбиты.
Это событие называется транзитом. Транзиты регулярно ослабляют свет звезды на небольшую, но заметную величину.
Проходы KELT-9b были впервые обнаружены в рамках исследования транзитов KELT, проекта, в рамках которого были собраны наблюдения с двух роботизированных телескопов, расположенных в Аризоне и Южной Африке.
С 18 июля по сентябрь. 11 ноября 2019 года в рамках годовой кампании миссии по наблюдению за северным небом, TESS зафиксировал 27 прохождений KELT-9b, проводя измерения каждые две минуты. Эти наблюдения позволили команде смоделировать необычную звезду системы и ее влияние на планету.
KELT-9b – это газовый гигант мир около 1.В 8 раз больше, чем Юпитер, с 2.В 9 раз больше его массы. Приливные силы заблокировали его вращение, поэтому его звезда всегда обращена одной и той же стороной. Планета вращается вокруг своей звезды всего за 36 часов по орбите, которая проходит почти прямо над обоими полюсами звезды.
KELT-9b получает от своей звезды в 44000 раз больше энергии, чем Земля от Солнца. В результате дневная температура на планете составляет около 7 800 градусов по Фаренгейту (4300 C), что выше, чем на поверхности некоторых звезд.
Это интенсивное нагревание также заставляет атмосферу планеты уноситься в космос.
Его ведущая звезда тоже странность. Это примерно в два раза больше Солнца и в среднем на 56 процентов горячее. Но он вращается в 38 раз быстрее Солнца, совершая полный оборот всего за 16 часов.
Его быстрое вращение искажает форму звезды, сглаживая ее на полюсах и расширяя среднюю часть. Это приводит к тому, что полюса звезды нагреваются и становятся ярче, в то время как ее экваториальная область охлаждается и тускнеет – явление, называемое гравитационным затемнением. В результате разница температур на поверхности звезды составляет почти 1500 F (800 C).
На каждой орбите KELT-9 b дважды испытывает полный диапазон звездных температур, создавая особую сезонную последовательность.
Планета переживает «лето», когда она колеблется над каждым горячим полюсом, и «зиму», когда она проходит над более прохладной средней частью звезды. Таким образом, KELT-9b переживает два лета и две зимы каждый год, с каждым сезоном около девяти часов.
«Очень интересно думать о том, как градиент температуры звезды влияет на планету», – сказал Николь Колон Годдарда, соавтор статьи. "Различные уровни энергии, получаемой от звезды, вероятно, создают чрезвычайно динамичную атмосферу."
Полярная орбита KELT-9 b вокруг своей сплющенной звезды дает явно однобокие транзиты.
Планета начинает свой переход около ярких полюсов звезды, а затем блокирует все меньше и меньше света по мере прохождения через более тусклый экватор звезды. Эта асимметрия дает ключ к разгадке изменений температуры и яркости на поверхности звезды, и они позволили команде реконструировать некруглую форму звезды, ее ориентацию в космосе, диапазон температур ее поверхности и другие факторы, влияющие на планету.
«Из планетных систем, которые мы изучили с помощью гравитационного затемнения, эффекты на KELT-9b, безусловно, являются наиболее впечатляющими», – сказал Джейсон Барнс, профессор физики в Университете Айдахо и соавтор статьи. «Эта работа имеет большое значение для объединения гравитационного затемнения с другими методами измерения планетарного выравнивания, которые, как мы надеемся, в конечном итоге раскроют секреты образования и эволюционной истории планет вокруг звезд большой массы."
TESS – это миссия NASA Astrophysics Explorer, возглавляемая и управляемая Массачусетским технологическим институтом в Кембридже, Массачусетс, и управляемая Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.
Дополнительные партнеры включают Northrop Grumman, базирующуюся в Фоллс-Черч, Вирджиния; Исследовательский центр Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии; Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики в Кембридже, Массачусетс; Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института; и Научный институт космического телескопа в Балтиморе. Более десятка университетов, исследовательских институтов и обсерваторий по всему миру участвуют в миссии.