Jedna z najczarniejszych planet w galaktyce zmierza ku zagładzie

WASP-12b nigdy nie znajdowała się w najbezpieczniejszej pozycji – z okresem orbitalnym trwającym nieco ponad jeden dzień, gigantyczna egzoplaneta znajduje się tak blisko swojej gwiazdy, że strumień materii jest stale wypompowywany z jej atmosfery.

Jej nieuchronna śmierć nie musi być jednak spowodowana powolnym spustoszeniem gwiazdy. Staranne obserwacje astronomów wykazały, że znajduje się ona również na wyraźnie rozpadającej się orbicie. A według nowych badań orbita ta rozpada się nieco szybciej, niż początkowo sądzono – zamiast początkowo szacowanych 3,25 milionów lat, WASP-12b osiągnie swój ognisty koniec za zaledwie 2,9 milionów lat.

Według współczesnych modeli powstawania planet takie ciała niebieskie jak WASP-12b nie powinny istnieć. Gazowy gigant nie może powstać tak blisko gwiazdy, ponieważ grawitacja, promieniowanie i intensywne wiatry gwiezdne powinny powstrzymywać gaz od zbrylania się. Mimo to, takie planety istnieją – dotychczas naukowcom udało się zidentyfikować kilkaset.

WASP-12b jest jednym z najbliższych gorących obiektów swojej gwiazdy, więc jest świetnym materiałem dla badaczy analizujących interakcje między ciałami niebieskimi.

Badacze w 2017: WASP-12b zniknie za 3,25 ml lat

Planeta została odkryta w 2008 roku przez zespół astronomów z Uniwersytetu Princeton, co oznacza, że do dziś badacze byli w stanie zebrać stosunkowo duży zbiór danych na jej temat. Jej krótka orbita daje możliwość obserwacji wielu przejść (tranzytów), podczas których gazowy gigant przemieszcza się między Ziemią a gwiazdą, sprawiając, że światło tej drugiej nieco przygasa.

Mimo wnikliwych obserwacji astronomowie zauważyli coś dziwnego w tranzytach (moment, w którym obserwowane ciało niebieskie przemieszcza się bezpośrednio między większym ciałem niebieskim a obserwatorem) WASP-12b dopiero w 2017 roku. Okazało się wówczas, że od czasu odkrycia egzoplanety odstęp między kolejnymi tranzytami skracał się o 29 milisekund w skali roku. Ta niewielka zmiana czasu mogła być wynikiem zmiany kierunku orbity planety, więc zespół astronomów pod kierownictwem Samuela Yee z Uniwersytetu Princeton postanowił dokładnie zbadać nie tylko tranzyty, ale i okultacje, czyli momenty, w których planeta przechodzi za gwiazdą. Naukowcy twierdzili, że jeśli WASP-12b zmieniała kierunek, to okultacje powinny być odpowiednio opóźnione.

Do dokładnego zbadania okultacji zespół dra Yee użył Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Chociaż obserwowali gwiazdę i WASP 12 przez 16 okresów orbitalnych, udało im się znaleźć w danych tylko cztery słabe okultacje. Ale to wystarczyło.

Kiedy porównano je z tranzytami, okazało się, że występowały one częściej, co odpowiada skracaniu doby o 29 milisekund w ciągu roku i na tej podstawie obliczono żywotność planety na 3,25 miliona lat.

Podczas gdy tranzyt powoduje lekkie przyciemnienie światła gwiazdy, okultacja przyciemnia je jeszcze bardziej – dzieje się tak dlatego, że odbijając ciepło i światło gwiazdy, egzoplaneta zwiększa ogólną jasność układu.

WASP-12b jest bardzo ciemna – pochłania 94 procent całego światła, które na nią świeci, czyniąc ją czarniejszą od asfaltu. Astronomowie uważają, że powodem jest temperatura planety, która wynosi 2600 stopnie Celsjusza, a więc znajdujące się na niej cząsteczki wodoru rozpadają się na atomy, powodując, że atmosfera gorącego giganta zachowuje się bardziej jak gwiazda o niskiej masie, kumulując ciepło w środku.

Badacze w 2020: jednak zniknie szybciej

Aktualnie nowy zespół badaczy pod kierownictwem Jake'a Turnera z Uniwersytetu Cornell poszukuje oznak rozpadu orbitalnego w innym zbiorze danych, wynikających obserwacji prowadzonych przez teleskop NASA TESS, który zaprojektowano specjalnie do obserwacji tranzytów i okultacji.

TESS badał region nieba wokół WASP-12 od 24 grudnia 2019 do 20 stycznia 2020 roku i na podstawie jego danych zespół naukowców znalazł 21 przejść. Okluzje były zbyt płytkie, ale astronomowie byli w stanie wymodelować je tak, by jak najlepiej pokrywały się z danymi teleskopu.
Następnie wyszczególnione czasy tranzytów i okultacji porównano z wcześniejszymi danymi w celu przeprowadzenia wnikliwej analizy czasowej, dzięki której Turner i jego zespół byli w stanie potwierdzić, że orbita WASP-12b rzeczywiście się rozpada, ale robi to trochę szybciej, niż myśleliśmy, bo w tempie 32,53 milisekundy rocznie. Oznacza to, że pozostało jej nie 3,25, lecz 2,9 miliona lat życia.

Brzmi to jak bardzo długi czas, ale w kosmosie 2,9 miliona lat to praktycznie mrugnięcie okiem i jest to przykład drastycznego skrócenia życia egzoplanety z szacowanych 10 milionów lat zakończonych śmiercią z przyczyn naturalnych, czyli rozpadem atmosfery.

Badania zespołu z Uniwersytetu Cornell zostały opublikowane w magazynie “The Astronomical Journal”.