Wanaastronomia wamegundua exoplanet yenye obiti ya mduara wa juu ambayo hupata mabadiliko ya halijoto ya mwitu – na inaweza kuwa inabadilika na kuingia katika aina nyingine ya ulimwengu.
Exoplanet, inayoitwa TIC 241249530 b, inazunguka nyota takriban miaka 1,100 ya mwanga kutoka duniani. Nyota ni mojawapo ya jozi mbili, hivyo sayari inazunguka nyota ya msingi, wakati nyota ya msingi inazunguka nyota ya pili.
Mwingiliano kati ya nyota mbili, ambazo zina obiti isiyo sahihi, zinaweza kuwajibika kwa kuweka sayari hii kwenye njia ya kuwa “Jupiter ya moto,” watafiti waliripoti katika utafiti uliochapishwa Jumatano katika jarida la Nature .
Wanaastronomia wamegundua zaidi ya sayari 5,600 zilizothibitishwa, na 300 hadi 500 kati yao ni “Jupiter moto”. Sayari hizi ni miili mikubwa ya gesi inayofanana na Jupiter ambayo huzunguka kwa karibu nyota waandaji, ambayo huwapa joto hadi joto kali.
Ingawa Jupita huchukua siku 4,000 za Dunia kukamilisha mzunguko mmoja wa kuzunguka jua, Jupiter moto hukamilisha obiti moja kila baada ya siku chache.
Wanasayansi wanaamini kwamba sayari kubwa huanza kwa kuzunguka nyota zao kutoka mbali lakini huhamia karibu zaidi baada ya muda. Lakini kwa muda mrefu wamehoji jinsi ulimwengu mkubwa unavyoishia kwenye njia ngumu sana, ambazo ziko karibu sana na nyota zao kuliko Mercury ilivyo kwa jua letu.
Uchunguzi wa TIC 241249530 b, ulionaswa kwa mara ya kwanza na satelaiti ya NASA ya uwindaji sayari ya TESS mnamo Januari 2020, hutoa maarifa adimu na ya ufunuo juu ya kile kinachoweza kuwa sayari kwenye njia ya kuwa Jupiter moto.
“Wanaastronomia wamekuwa wakitafuta sayari za exoplanet ambazo zina uwezekano wa kuwa watangulizi wa Jupiter moto, au ambazo ni bidhaa za kati za mchakato wa uhamiaji, kwa zaidi ya miongo miwili, kwa hivyo nilishangaa sana – na kufurahi – kupata moja,” mwandishi mkuu wa utafiti Arvind alisema. Gupta, mtafiti wa baada ya udaktari wa NOIRLab ambaye aligundua sayari kama mwanafunzi wa udaktari katika Jimbo la Penn, katika taarifa.
Kugundua ulimwengu unaobadilika
Mnamo Januari 12, 2020, Satellite ya Transiting Exoplanet Survey Satellite ilikusanya data iliyopendekeza kuwa kuna kitu kilikuwa kikipita mbele ya mwenyeji TIC 241249530. TESS hufuatilia mwangaza wa nyota zilizo karibu ili kutafuta majosho katika mwangaza wa nyota ambao unaweza kuonyesha kuwepo kwa exoplanet.
Gupta na wenzake walifuatilia data na kubaini kuwa sayari yenye ukubwa wa Jupiter ilikuwa ikipita mbele ya nyota huyo. Kisha, walifanya vipimo kwa kutumia ala kwenye Darubini ya WIYN ya mita 3.5 katika Kitt Peak National Observatory huko Arizona ili kubaini kasi ya mionzi ya nyota, au ni kiasi gani nyota hiyo inayumba-yumba huku na huko huku mvuto wa sayari unapovuta nyota.
Data ya kasi ya radial pia ilithibitisha uwepo wa sayari hiyo hiyo, na ilisaidia watafiti kufafanua kwamba ni takriban mara tano zaidi ya Jupiter na ilikuwa na kile wanaastronomia wanakiita obiti isiyo na kipimo.
Wanaastronomia hutumia “eccentric” kurejelea umbo la obiti ya sayari kwenye mizani kutoka sifuri hadi 1. Sufuri ni sawa na obiti ya duara kikamilifu. Katika mfumo wetu wa jua, Dunia ina msisitizo wa 0.02, wakati mzunguko wa Pluto wenye umbo la duara kubwa kuzunguka jua unachukuliwa kuwa 0.25.
Exoplanet mpya iliyogunduliwa ina ekcentricity ya 0.94, ambayo ni ya umbo la mviringo zaidi kuliko wanaastronomia wengine wa exoplanet wanaopita wamewahi kupata, kulingana na watafiti. Ulimwengu wa oddball huchukua takriban miezi sita kukamilisha obiti moja kuzunguka nyota mwenyeji, ukija karibu sana na nyota kabla ya kurukaruka nje na kisha kurudi kwenye obiti nyembamba, ya mviringo sawa na umbo la tango.
Uhuishaji huu unalinganisha obiti ya mviringo ya exoplanet na ile ya Mercury na Earth katika mfumo wetu wa jua. NOIRLab
“Tulikamata sayari hii kubwa ikipinduka kwa ncha kali wakati inakaribia nyota yake,” mwandishi mwenza wa utafiti Suvrath Mahadevan, Profesa wa Verne M. Willaman wa Astronomia katika Jimbo la Penn, katika taarifa. “Sayari zenye kupita kiasi kama hizi ni nadra sana – na inashangaza sana kwamba tuliweza kugundua sayari isiyo ya kawaida zaidi.”
Sayari iko maili milioni 3 tu kutoka kwa nyota yake, zaidi ya mara 10 karibu na nyota kuliko Mercury inapofika kwenye jua. Kwa marejeleo, Mercury iko takriban umbali wa wastani wa maili milioni 36 (kilomita milioni 58) kutoka jua, kulingana na NASA .
Mzunguko huo uliokithiri husababisha “kubadilika kwa halijoto kubwa” katika kipindi cha mwaka wa sayari hii, alisema mwandishi msaidizi Jason Wright, profesa wa unajimu na unajimu katika Jimbo la Penn.
“Hali ya joto kwenye sehemu za juu za mawingu hupata joto la kutosha kuyeyusha titani wakati wa siku chache inapopiga mayowe karibu na nyota,” Wright alisema kupitia barua pepe. “Wakati wa sehemu kubwa ya mzunguko wake, iko mbali zaidi, na katika hatua yake ya mbali zaidi halijoto ya juu ya mawingu ya mchana ni kama siku ya kiangazi yenye joto duniani.”
Timu ya utafiti pia iligundua kuwa sayari inazunguka nyuma au inaelekea kinyume ikilinganishwa na mzunguko wa nyota yake – tukio nadra ambalo halijaonekana katika sayari nyingi za nje na halifanyiki katika mfumo wetu wa jua.
Mambo yote ya ajabu yaliyozingatiwa kuhusu TIC 241249530 b yanasaidia wanaastronomia kuelewa jinsi sayari ilivyoundwa.
“Ingawa hatuwezi kushinikiza kurudisha nyuma na kutazama mchakato wa uhamaji wa sayari kwa wakati halisi, sayari hii ya exoplanet hutumika kama aina ya picha ya mchakato wa uhamiaji,” Gupta alisema. “Sayari kama hizi ni ngumu kupata na tunatumai inaweza kutusaidia kufunua hadithi ya uundaji wa Jupiter.”
‘Ngoma ya obiti’
Timu iliendesha uigaji ili kubaini jinsi sayari iliishia katika mzingo huo usio wa kawaida na pia jinsi inavyoweza kubadilika baada ya muda. Uigaji huo ulijumuisha uundaji wa mwingiliano wa mvuto kati ya TIC 241249530 b na nyota yake mwenyeji pamoja na nyota ya pili.
Timu ya utafiti ilikadiria kuwa huenda sayari hiyo iliunda mbali na nyota mwenyeji na ilianza kwa mzingo mpana wa mduara sawa na Jupita. Lakini nyota mwenyeji ina obiti isiyo sawa na nyota ya pili, ambayo ilitumia nguvu za uvutano kwenye sayari na kunyoosha mzunguko wake, watafiti walisema.
“Katika kipindi cha obiti nyingi, ushawishi wa mvuto wa nyota hiyo ya nje ulibadilisha obiti ya TIC 241249530 b, na kuifanya iwe ndefu zaidi na zaidi,” Wright alisema.
Kwa kila kupita kwa nyota mwenyeji, mzunguko wa sayari hupoteza nishati, kwa hivyo wanaastronomia wanakadiria kwamba katika mamia ya mamilioni ya miaka, obiti hiyo itasinyaa na kutengemaa ili kudumu kwa siku chache tu badala ya siku 167 inayochukua sasa.
Kisha, sayari itakuwa Jupiter ya kweli moto, alisema mwandishi mwenza wa utafiti Sarah Millholland, profesa msaidizi wa fizikia katika Taasisi ya Kavli ya Taasisi ya Massachusetts ya Taasisi ya Astrofizikia na Utafiti wa Anga.
“Ni mchakato uliokithiri sana kwa kuwa mabadiliko ya mzunguko wa sayari ni makubwa,” Millholland alisema. “Ni ngoma kubwa ya obiti ambayo inafanyika kwa mabilioni ya miaka, na sayari inaendelea tu kwa safari.”
Jupiter pacha za moto
Kabla ya TIC 241249530 b, Jupita nyingine pekee inayojulikana mapema moto ilikuwa sayari ya nje iitwayo HD 80606 b , iliyogunduliwa mwaka wa 2001. HD 80606 b ilizingatiwa kuwa sayari iliyo na obiti isiyo na kikomo zaidi hadi ugunduzi wa hivi majuzi.
HD 80606 b ina msisitizo wa 0.93 na mzunguko mfupi wa siku 111, na inazunguka katika mwelekeo sawa wa nyota yake. Lakini vinginevyo, sayari ni mapacha, Wright alisema. Kupata sayari mbili katika hatua hiyo fupi ya mageuzi ya obiti ya sayari ni kama “kushindana na kipepeo wakati chrysalis yake inapofunguka,” alisema.
Kugundua kitangulizi cha pili cha joto cha Jupiter ni kuwasaidia wanaastronomia kuthibitisha wazo kwamba majitu yenye gesi nyingi hubadilika na kuwa Jupiter moto huku yanapohama kutoka eccentric hadi mizunguko ya duara, watafiti walisema.
Timu inatarajia kutazama TIC 241249530 b na Darubini ya Anga ya James Webb ili kufichua mienendo ya angahewa yake na kuona jinsi inavyoitikia joto la haraka kama hilo. Na utafutaji unaendelea kutafuta sayari zaidi kama hizi zinazobadilika kuwa Jupita za joto.
“Mfumo huu unaonyesha jinsi exoplanets tofauti zinaweza kuwa,” Millholland alisema. “Ni walimwengu wengine wa ajabu ambao wanaweza kuwa na mizunguko ya porini ambayo inasimulia jinsi walivyopata njia hiyo na wapi wanaenda. Kwa sayari hii, bado haijamaliza kabisa safari yake.”