Qual é a teoria atualmente aceita para o destino de Júpiteres quentes?

Está bem estabelecido que uma característica principal de muitos júpiteres quentes é a proximidade com a estrela mãe, geralmente o equivalente a estar dentro da órbita de Mercúrio. Portanto, esses planetas são gigantes gasosos e muito quentes (daí sua categoria).

No entanto, algumas descobertas levaram a questionamentos sobre qual é o destino desses planetas.

exemplo 1: HD 209458b aka "Osiris"

De acordo com a página da NASA "O planeta que está morrendo vaza carbono-oxigênio" , Osíris está fazendo mais do que "evaporar", está vazando carbono, oxigênio ao lado de hidrogênio em um envelope atrás do planeta que foi detectado na Terra. A importância do carbono e do oxigênio é afirmada no artigo:

Embora carbono e oxigênio tenham sido observados em Júpiter e Saturno, ele está sempre em forma combinada, como metano e água nas profundezas da atmosfera. No HD 209458b, os produtos químicos são divididos em elementos básicos. Mas em Júpiter ou Saturno, mesmo como elementos, eles ainda permaneceriam invisíveis na atmosfera. O fato de serem visíveis na atmosfera superior do HD 209458b confirma que está ocorrendo um "sopro" atmosférico.

É afirmado no artigo que é provável que Osíris se torne uma classe de exoplaneta hipotética conhecida como Chthonian , definida em "Taxa de evaporação de Júpiteres quentes e formação de planetas Chthonianos" (Hebard et al. 2003) como

nova classe de planetas feitos do núcleo central residual dos ex-Júpiteres quentes

Estes seriam semelhantes em tamanho à Terra, mas consideravelmente mais densos.

exemplo 2: CoRoT-7b

De acordo com o artigo da NASA "A maioria dos exoplanetas parecidos com a Terra começou como gigante de gás" , o CoRoT-7b é um planeta do tamanho da Terra, onde geralmente é encontrado um Júpiter quente, eles o descrevem como

está quase 60 vezes mais perto de sua estrela do que a Terra, então a estrela parece quase 360 ​​vezes maior que o sol em nosso céu ", disse Jackson. Como conseqüência, a superfície do planeta experimenta um aquecimento extremo que pode atingir 3.600 graus Fahrenheit à luz do dia O tamanho do CoRoT-7b (70% maior que a Terra) e a massa (4,8 vezes a Terra) indicam que o mundo é provavelmente feito de materiais rochosos.

A alta temperatura durante o dia significa que o lado do planeta que está voltado para as estrelas provavelmente será derretido, e qualquer atmosfera tênue também será destruída. Os cientistas estimam que muitas massas da Terra podem ter sido fervidas. Parece também que a massa decrescente está fazendo com que o planeta seja atraído para mais perto da estrela - porque mais material é fervido, daí a massa diminuir.

Para resumir os cientistas no artigo:

Você poderia dizer que, de um jeito ou de outro, este planeta está desaparecendo diante dos nossos olhos "

A questão

Como esses são apenas dois exemplos de um processo possível, a questão é: qual é a teoria atualmente aceita sobre o destino dos exoplanetas quentes de Júpiter?

Também poderia ser esse o motivo de um Júpiter quente não existir em nosso sistema solar?

Essa é uma pergunta bastante carregada, pois depende muito do que um "Júpiter quente" realmente está definido para ser. O que é "quente"? O que é um "Júpiter"? Na realidade, há um continuum de massas e distâncias planetárias em relação à estrela-mãe e, na literatura, você geralmente vê referências a "Neptunes quentes", "Saturnos quentes" etc.

A teoria predominante sobre como os planetas gigantes se formam é que eles primeiro coalescem da rocha e do gelo além da linha de gelo , a distância da estrela-mãe na qual a água se torna sólida. Essa distância é aproximadamente onde Marte está hoje em nosso sistema solar. O que é surpreendente sobre "planetas gasosos quentes" é que eles são encontrados dentro desta linha de gelo, significativamente dentro. Isso implica que, depois de formarem seus núcleos, eles migraram para mais perto de suas estrelas hospedeiras por meio de um processo atualmente indeterminado (para o qual existem vários bons candidatos, mas por enquanto vamos supor que a existência de planetas quentes mostre que pelo menos um desses processos opera regularmente).

E o que dizer da palavra "quente"? Bem, para os planetas que estão mais próximos de suas estrelas-mãe, sabe-se que existe uma anomalia de raio : os raios desses planetas são significativamente maiores do que os modelos de estrutura gigante de planeta irradiados por suas estrelas hospedeiras previam. Então, eu definiria planetas "quentes" como gigantes gasosos cujos raios são maiores do que o que seria previsto pelos modelos padrão.

Agora que tiramos algumas das definições, há a questão da sobrevivência. Quando planetas gigantes estão próximos de suas estrelas-mãe, eles se tornam travados por maré . Como conseqüência, há muito pouca energia dissipada na superfície do planeta gigante, a forma do planeta é fixa e há poucos movimentos internos. No entanto, o planeta gigante também eleva a maré em sua estrela hospedeira e, como é preciso muito momento angular para alterar o giro de um objeto com 1.000 vezes mais massa, as estrelas hospedeiras quase nunca serão travadas por mares para seu planeta mais próximo.

A taxa na qual a energia é dissipada dentro da estrela é altamente incerta, e essa incerteza é tipicamente arrastada para um parâmetro de falsificação "Q", o fator de qualidade, com fatores de qualidade inferiores refletindo mais dissipação. "Q" é medido para certos corpos em nosso próprio sistema solar (isto é, Terra e Júpiter) e em alguns binários estelares, mas é altamente variável de corpo para corpo, variando de cerca de 10 para a Terra a 10 ^ 8 para algumas estrelas.

Se um planeta sobrevive para ser observado hoje depende de quanto tempo o tempo de decaimento orbital, que é determinado por Q, se compara à idade do sistema. Para alguns sistemas, como o WASP-12b e o WASP-19b , que apresentam Júpiteres quentes altamente inflados, estima-se que Q seja pequeno o suficiente para fazer com que caiam nas estrelas hospedeiras em um tempo surpreendentemente curto (<10 ^ 7 anos).

Uma outra possibilidade é que o gás que circunda o núcleo de rocha / gelo seja expelido pela tremenda quantidade de calor depositada no planeta. Isso deixa você com um planeta de densidade relativamente baixa, um tanto desprovido de ferro, à medida que os núcleos de planetas gigantes se formam mais longe de suas estrelas hospedeiras do que os planetas rochosos. Existem alguns objetos candidatos próximos à massa de Netuno que podem ter sido produzidos como resultado da perda da maior parte de suas atmosferas dessa maneira (exemplo: GJ3470b ).

Quanto ao nosso próprio sistema solar, a formação de um Júpiter quente provavelmente destruiria o sistema solar interno ao migrar para perto do Sol, devido ao fato de perturbar violentamente as órbitas dos planetas internos. Além disso, o Sol provavelmente seria aprimorado em metais devido ao acúmulo de material rico em metais deste planeta gigante. Embora seja potencialmente possível que exista um Júpiter quente em nosso sistema solar antes da formação dos outros planetas, atualmente parece improvável.