Ett treårigt forskningsprojekt finansierat av National Science Foundation pågår för att avslöja ursprunget till excentriska varma Jupitrar, massiva gasjättar med förlängda banor runt sina stjärnor. Projektet leds av en astronom vid Northern Arizona University och syftar till att förklara varför dessa planeter alignerar exakt med stjärnornas ekvatorer trots sina ovanliga banor. Resultaten kan omforma förståelsen av planetbildning, inklusive vårt eget solsystem.
Excentriska varma Jupitrar är en förbryllande klass av exoplaneter: massiva gasjättar som kretsar runt sina stjärnor i utdragna, oväntade banor, till skillnad från de närmare kretsande heta Jupitrarna. I åratal antog forskare att varma Jupitrar bildades liknande heta Jupitrar, men förbättrade teleskopedata har avslöjat nyckelskillnader. Varm Jupitrar alignerar nästan alltid med stjärnornas ekvatorer, och ju mer utdragna deras banor är, desto mer precis är aligneringen – ett mönster som ingen nuvarande teori förklarar.
Daniel Muñoz, astronom vid Northern Arizona Universitys avdelning för astronomi och planetvetenskap, leder undersökningen tillsammans med samarbetspartners vid Indiana University Bloomington. Projektet, finansierat av National Science Foundation, pågår till 2028 och inkluderar skapandet av en ny katalog över dessa planeter med data från NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
«Variabiliteten hos exoplaneter är enormt stor», sa Muñoz. «Exoplanetsystem kan se ut som vårt solsystem, men i vissa fall ser de helt annorlunda och exotiska ut. Vi är mycket intresserade av att se hur solsystemet bildas i ett sammanhang genom att förstå system som liknar vårt och de som ser helt annorlunda ut. Vi kan få en känsla för vad extremfallen är, hur genomsnittlig vår planetbildningshistoria är och hur genomsnittligt vårt solsystem är.»
Muñoz utforskar flera hypoteser för dessa banor. En involverar följeslagarplaneter som ändrar banor utan att orsaka misalignment. En annan pekar på interaktioner med gasnebulosor där planeter bildas. Hans favorit teori föreslår att interna vågor i flytande stjärnor kan extrahera energi från banor och tvinga fram alignering.
«Data berättar för oss att varma Jupitrar inte bara är svansen av heta Jupitrar», sa Muñoz. «Det berättar för oss att de kanske har en annan historia. Vi behöver förstå om detta bara är en udda sak – om dessa är patologiska fall som händer kanske en gång per miljon fall – eller om det finns en ytterligare fysisk process som vi ignorerat tidigare och som vi kanske kan avslöja.»
Som teoretiker använder Muñoz datormodeller och beräkningar för att testa idéer. «Jag är teoretiker, så jag arbetar med modeller med hjälp av tunga datorer, penna-och-papper-beräkningar och allt däremellan», sa han. «Vi har ingen modell som förutsåg detta från början, så vi kommer att gå bananas och dyka in i de mest kreativa sätten vi kan tänka oss för detta problem. Men när du väl har en matematisk modell är det bara början.»
Nästa år planerar Muñoz att anställa en doktorand för att assistera. Hans arbete med stjärnvågor-hypotesen visar lovande resultat, med publikationer förväntade snart. Att förstå dessa processer kan avslöja dolda aspekter av solsystemets evolution.