Η μελέτη των ηλιακών πλανητών αποκάλυψε μερικά φανταστικά και συναρπαστικά πράγματα. Για παράδειγμα, από τους χιλιάδες πλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής, πολλοί ήταν πολύ μεγαλύτεροι από τους αντίστοιχους τους ηλιακούς. Για παράδειγμα, οι περισσότεροι από τους γίγαντες φυσικού αερίου που έχουν παρατηρηθεί σε τροχιά γύρω από τα αστέρια τους (γνωστός και ως «Hot Jupiters») έχουν παρόμοια μάζα με τον Δία ή τον Κρόνο, αλλά έχουν επίσης σημαντικά μεγαλύτερο μέγεθος.
Από τότε που οι αστρονόμοι έθεσαν για πρώτη φορά περιορισμούς στο μέγεθος ενός γίγαντα εξω-ηλιακού αερίου πριν από επτά χρόνια, το μυστήριο για το γιατί αυτοί οι πλανήτες είναι τόσο τεράστιοι έχει αντέξει. Χάρη στην πρόσφατη ανακάλυψη δίδυμων πλανητών στο σύστημα K2-132 και K2-97 - που δημιουργήθηκε από μια ομάδα από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Χαβάης χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Κέπλερ αποστολή - οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πλησιάζουμε στην απάντηση.
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς την ανακάλυψη - «Seeing Double with Κ2: Δοκιμή του πληθωρισμού με δύο εκπληκτικά παρόμοιους πλανήτες γύρω από το Red Giant Branch Stars »- πρόσφατα εμφανίστηκε στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα. Η ομάδα διευθύνθηκε από τον Samuel K. Grunblatt, μεταπτυχιακό φοιτητή στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης, και περιελάμβανε μέλη από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Σίδνεϊ (SIfA), Caltech, το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), το NASA Goddard Space Flight Center , το Ινστιτούτο SETI και πολλά πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα.
Λόγω της «καυτής» φύσης αυτών των πλανητών, τα ασυνήθιστα μεγέθη τους πιστεύεται ότι σχετίζονται με τη θερμότητα που ρέει μέσα και έξω από την ατμόσφαιρά τους. Έχουν αναπτυχθεί αρκετές θεωρίες για να εξηγήσουν αυτήν τη διαδικασία, αλλά δεν υπάρχουν διαθέσιμα μέσα δοκιμής. Όπως εξήγησε ο Grunblatt, «δεδομένου ότι δεν έχουμε εκατομμύρια χρόνια για να δούμε πώς εξελίσσεται ένα συγκεκριμένο πλανητικό σύστημα, οι θεωρίες για τον πληθωρισμό του πλανήτη ήταν δύσκολο να αποδειχθούν ή να διαμαρτυρηθούν».
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, ο Grunblatt και οι συνεργάτες του έψαξαν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τη NASA Κέπλερ αποστολή (ειδικά από αυτήν Κ2 αποστολή) για να αναζητήσετε "Hot Jupiters" σε τροχιά γύρω από κόκκινα αστέρια. Αυτά είναι αστέρια που έχουν βγει από την κύρια ακολουθία της διάρκειας ζωής τους και έχουν εισέλθει στη φάση Red Giant Branch (RGB), η οποία χαρακτηρίζεται από μαζική διαστολή και μείωση της θερμοκρασίας της επιφάνειας.
Ως αποτέλεσμα, οι κόκκινοι γίγαντες μπορούν να προσπεράσουν πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά κοντά τους, ενώ οι πλανήτες που κάποτε ήταν απομακρυσμένοι θα αρχίσουν να βρίσκονται σε τροχιά γύρω. Σύμφωνα με μια θεωρία που διατυπώθηκε από τον Eric Lopez - μέλος της Διεύθυνσης Επιστήμης και Εξερεύνησης της NASA Goddard - καυτός Δίας ότι οι κόκκινες γίγαντες σε τροχιά πρέπει να διογκωθούν εάν η άμεση παραγωγή ενέργειας από το αστέρι του ξενιστή τους είναι η κυρίαρχη διαδικασία που διογκώνει τους πλανήτες.
Μέχρι στιγμής, η αναζήτησή τους έχει εμφανιστεί δύο πλανήτες - K2-132b και K2-97 b - που ήταν σχεδόν πανομοιότυποι όσον αφορά τις τροχιακές τους περιόδους (9 ημέρες), ακτίνες και μάζες. Με βάση τις παρατηρήσεις τους, η ομάδα μπόρεσε να υπολογίσει με ακρίβεια τις ακτίνες και των δύο πλανητών και να προσδιορίσει ότι ήταν 30% μεγαλύτερες από τον Δία. Παρακολούθηση από το W.M. Το Παρατηρητήριο Keck στο Maunakea της Χαβάης, έδειξε επίσης ότι οι πλανήτες ήταν μόνο μισοί τόσο μεγάλοι όσο ο Δίας.
Η ομάδα στη συνέχεια χρησιμοποίησε μοντέλα για να παρακολουθεί την εξέλιξη των πλανητών και των αστεριών τους με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που τους επέτρεψε να υπολογίσουν πόσο θερμότητα απορρόφησαν οι πλανήτες από τα αστέρια τους. Καθώς αυτή η θερμότητα μεταφερόταν από τα εξωτερικά στρώματά τους στα βαθιά εσωτερικά τους, οι πλανήτες αυξήθηκαν σε μέγεθος και μειώθηκαν σε πυκνότητα. Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι ενώ οι πλανήτες χρειάζονταν πιθανώς την αυξημένη ακτινοβολία για να διογκωθούν, το ποσό που πήρε ήταν χαμηλότερο από το αναμενόμενο.
Ενώ η μελέτη είναι περιορισμένης εμβέλειας, η μελέτη του Grunblatt και της ομάδας του είναι σύμφωνη με τη θεωρία ότι οι τεράστιοι γίγαντες αερίου διογκώνονται από τη ζέστη των αστεριών τους. Ενισχύεται από άλλες ενδείξεις που υποδηλώνουν ότι η αστρική ακτινοβολία είναι ένας γίγαντας αερίου που χρειάζεται να αλλάξει δραματικά το μέγεθος και την πυκνότητά του. Αυτό είναι σίγουρα σημαντικό, δεδομένου ότι ο ήλιος μας θα βγει κάποια μέρα από την κύρια ακολουθία του, κάτι που θα έχει δραστική επίδραση στο σύστημα των πλανητών μας.
Ως εκ τούτου, η μελέτη μακρινών κόκκινων αστεριών και των πλανητών τους θα βοηθήσει τους αστρονόμους να προβλέψουν τι θα βιώσει το ηλιακό μας σύστημα, αν και σε λίγα δισεκατομμύρια χρόνια. Όπως εξήγησε ο Grunblatt σε μια δήλωση τύπου του IfA:
«Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο η αστρική εξέλιξη επηρεάζει τους πλανήτες είναι ένα νέο σύνορο, τόσο σε άλλα ηλιακά συστήματα όσο και στα δικά μας. Με μια καλύτερη ιδέα για το πώς οι πλανήτες ανταποκρίνονται σε αυτές τις αλλαγές, μπορούμε να αρχίσουμε να καθορίζουμε πώς η εξέλιξη του Ήλιου θα επηρεάσει την ατμόσφαιρα, τους ωκεανούς και τη ζωή εδώ στη Γη. "
Ελπίζουμε ότι μελλοντικές έρευνες που θα είναι αφιερωμένες στη μελέτη γιγάντων φυσικού αερίου γύρω από κόκκινα αστέρια θα βοηθήσουν στη διευθέτηση της συζήτησης μεταξύ ανταγωνιστικών θεωριών για τον πληθωρισμό του πλανήτη. Για τις προσπάθειές τους, ο Grunblatt και η ομάδα του βραβεύτηκαν πρόσφατα με το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA, το οποίο σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν για τη διεξαγωγή περαιτέρω παρατηρήσεων των K2-132 και K2-97, και των αντίστοιχων γιγάντων αερίου τους.
Η αναζήτηση πλανητών γύρω από κόκκινα γιγαντιαία αστέρια αναμένεται επίσης να ενταθεί τα επόμενα χρόνια με την ανάπτυξη του Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) της NASA και του James Webb Space Telescope (JWST). Αυτές οι αποστολές θα ξεκινήσουν το 2018 και το 2019, αντίστοιχα, ενώ η αποστολή K2 αναμένεται να διαρκέσει τουλάχιστον ένα ακόμη έτος.
