Ένας τεράστιος πλανήτης παγιδευμένος σε μια σπείρα θανάτου γύρω από το άστρο του θα μπορούσε να ξεκλειδώσει μερικά από τα μυστικά που περιβάλλουν τα αστρικά συστήματα. Ωστόσο, η μοίρα αυτού του κόσμου δεν έχει ακόμη καθοριστεί σε πέτρα, με δύο θανάτους και μία «αναγέννηση» να είναι πιθανές στο μέλλον του.
Ο εν λόγω εξωηλιακός πλανήτης ή «εξωπλανήτης» είναι ο TOI-2109b, ο οποίος έχει πενταπλάσια μάζα από τον Δία και βρίσκεται σε απόσταση περίπου 870 ετών φωτός από το ηλιακό μας σύστημα. Ο πλανήτης περιστρέφεται τόσο κοντά στο μητρικό του άστρο, TOI-2109, που το έτος του διαρκεί μόλις 16 ώρες.
Αυτά τα χαρακτηριστικά σημαίνουν ότι ο TOI-2109b κατατάσσεται ως «υπερθερμικός Δίας», μια σπάνια κατηγορία πλανητών που αντιπροσωπεύουν περίπου 1 στους 500 πλανήτες από τους πάνω από 5.000 κόσμους στον κατάλογο των γνωστών εξωπλανητών. Αλλά ο TOI-2109b ξεχωρίζει ακόμα και ανάμεσα σε αυτούς τους απίστευτα θερμούς, αστρικούς κόσμους.
«Πρόκειται για έναν εξαιρετικά θερμό Δία, ο οποίος περιστρέφεται πολύ πιο κοντά στο άστρο του από οποιονδήποτε άλλο θερμό Δία που έχει ανακαλυφθεί ποτέ», δήλωσε ο ερευνητής Jaime A. Alvarado-Montes του Πανεπιστημίου Macquarie σε ανακοίνωσή του. «Για να το θέσουμε σε ένα πλαίσιο, η μάζα του Ερμή είναι σχεδόν 6.000 φορές μικρότερη από του Δία, αλλά εξακολουθεί να χρειάζεται 88 ημέρες για να περιστραφεί γύρω από τον ήλιο μας».
«Για έναν τεράστιο γίγαντα αερίων όπως ο TOI-2109b να περιφέρεται πλήρως σε 16 ώρες, μας λέει ότι πρόκειται για έναν πλανήτη που βρίσκεται εξαιρετικά κοντά στο άστρο του».
Αυτό καθιστά τον TOI-2109b το τέλειο εργαστήριο για τη μελέτη της σπείρας θανάτου των πλανητών προς τα αστέρια που τους φιλοξενούν, ή ακριβέστερα, το φαινόμενο της αποσύνθεσης της τροχιάς τους.
Οι τρεις πιθανοί θάνατοι του TOI-2109b
Ο Alvarado-Montes και οι συνεργάτες του άρχισαν να ερευνούν τον TOI-2109b χρησιμοποιώντας αρχειακά δεδομένα από πολλαπλά τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου του δορυφόρου TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) της NASA και της διαστημικής αποστολής Cheops του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA).
Αυτά αποτέλεσαν δεδομένα σχετικά με τις διελεύσεις του TOI-2109b από το πρόσωπο του μητρικού του άστρου από το 2010 έως το 2024.
«Χρησιμοποιώντας όλα τα διαθέσιμα δεδομένα για αυτόν τον πλανήτη, μπορέσαμε να προβλέψουμε μια μικρή αλλαγή στην τροχιά του», δήλωσε ο Alvarado-Montes. «Στη συνέχεια την επαληθεύσαμε με τη θεωρία μας και με τα μοντέλα εξέλιξης των πλανητών μας και οι προβλέψεις μας ταίριαζαν με τις παρατηρήσεις. Αυτό είναι αρκετά συναρπαστικό».
Η ταύτιση των θεωρητικών εκτιμήσεων και των παρατηρησιακών στοιχείων έδειξε ότι η τροχιά του TOI-2109b θα φθίνει κατά περίπου 10 δευτερόλεπτα κατά τα επόμενα τρία γήινα χρόνια. Αν και πρόκειται για μια μικροσκοπική αλλαγή, αποδεικνύει ότι ο TOI-2109b σπειροειδώς κινείται προς το μητρικό του άστρο.
Η τελική μοίρα του TOI-2109b είναι αβέβαιη, καθώς υπάρχουν τρεις πιθανοί τρόποι με τους οποίους θα μπορούσε να εξελιχθεί αυτή η σπείρα θανάτου.
Η πρώτη και πιο δραματική τελική μοίρα του TOI-2109b θα έβλεπε τον υπερθερμό Δία να βυθίζεται στο μητρικό του άστρο. Αυτό θα συμβεί αν η τροχιακή αποσύνθεση αυτού του πλανήτη αρχίσει να επιταχύνεται.
«Το άστρο θα τον απορροφήσει και θα τον σκοτώσει, φυσικά, κατά τη διαδικασία – θα τον κάψει εντελώς και ο πλανήτης θα εξαφανιστεί», δήλωσε ο Alvarado-Montes.
Αυτό θα δημιουργούσε μια λάμψη φωτός παρόμοια με το ZTF SLRN-2020, ένα σήμα που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά τον Μάιο του 2020, όταν ένας αέριος γίγαντας πλανήτης βυθίστηκε στον ερυθρό γίγαντα αστρικό γονέα του.
Η δεύτερη πιθανή μοίρα του TOI-2109b είναι ελαφρώς λιγότερο δραματική, αλλά όχι λιγότερο καταστροφική. Αυτό θα συνέβαινε αν η τροχιακή αποσύνθεση του πλανήτη συνεχιζόταν αμείωτη και η βαρύτητα του μητρικού άστρου του δημιουργούσε καταστροφικές παλιρροϊκές δυνάμεις μέσα στον πλανήτη. Αυτές οι δυνάμεις θα διαλύσουν κυριολεκτικά τον TOI-2109b.
«Οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις είναι τόσο ισχυρές που ο πλανήτης αρχίζει να παραμορφώνεται», δήλωσε ο Alvarado-Montes. «Αρχίζει να μοιάζει περισσότερο με επιμήκη ντόνατ … η βαρύτητα του πλανήτη δεν είναι πλέον σε θέση να κρατήσει το σφαιρικό του σχήμα».
Υπάρχει και μια τρίτη πιθανή μοίρα που θα έβλεπε τον πλανήτη να μεταμορφώνεται αντί να καταστρέφεται.
Στο τρίτο πιθανό σενάριο για τον TOI-2109b, η έντονη ακτινοβολία που δέχεται ο υπέρθερμος Δίας απογυμνώνει τα αέρια εξωτερικά στρώματα του πλανήτη με μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοεξαέρωση. Αυτό θα αποκάλυπτε τον βραχώδη εσωτερικό πυρήνα του TOI-2109b.
«Καθώς ο πλανήτης πλησιάζει ακόμη περισσότερο στο άστρο, όλα τα μόρια του αερίου θα μπορούσαν να αρχίσουν να διαχωρίζονται και ο πλανήτης να γίνεται όλο και μικρότερος. Και αν ο πλανήτης συρρικνωθεί αρκετά γρήγορα, τότε όταν ο πλανήτης φτάσει στη θέση όπου θα βρισκόταν το όριο Roche, δεν θα έχει πια πέντε μάζες Δία, αλλά θα είναι αρκετά μικρός ώστε το όριο Roche να μετακινηθεί πιο κοντά στο άστρο, οπότε θα μπορούσε να γλιτώσει την καταστροφή» εξήγησε ο Alvarado-Montes.
Αυτό θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει στη δημιουργία μιας βραχώδους «υπερ-Γης» με μέγεθος περίπου ίσο με το μέγεθος του Ουρανού ή του Ποσειδώνα.
Η ομάδα θα συνεχίσει να παρακολουθεί τον TOI-2109b τα επόμενα τρία έως πέντε χρόνια, γεγονός που θα αποκαλύψει την τύχη που θα έχει αυτός ο καταδικασμένος κόσμος.
Η διερεύνηση του TOI-2109b έχει επιπτώσεις πέρα από τη δική του συναρπαστική και μοιραία κατάσταση. Παρέχει στους αστρονόμους την ευκαιρία να μελετήσουν πώς εξελίσσονται οι θερμοί Δίες και τι συμβαίνει όταν οι πλανήτες μεταναστεύουν προς τα άστρα που τους φιλοξενούν.
«Αυτός ο πλανήτης και η ενδιαφέρουσα κατάστασή του θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε κάποια μυστηριώδη αστρονομικά φαινόμενα που μέχρι στιγμής δεν έχουμε πραγματικά πολλά στοιχεία για να εξηγήσουμε. Θα μπορούσε να μας πει την ιστορία πολλών άλλων ηλιακών συστημάτων» κατέληξε ο Alvarado-Montes.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε στις 15 Ιουλίου στο The Astrophysical Journal.
