Esistenza di pianeti più grandi della loro stella ospite?

La regione di massa degli oggetti tra ~ 0,5 masse di Giove e 80 masse di Giove (dai giganti gassosi ai nani marroni e alle nane rosse) è caratterizzata da una relazione quasi piatta con il diametro dell'oggetto. Ci sono pianeti là fuori che sono più grandi di alcune delle stelle più piccole.

Si stima che la stella più piccola (attualmente in fusione), EBLM-J0555-57 , sia leggermente più grande di Saturno (a circa 59000 km di raggio con 85 volte la massa di Giove).

Uno dei più grandi pianeti conosciuti che non è un sospetto nano bruno, WASP-79b è stimato per essere il doppio del diametro di Giove a 0,9 volte la massa di Giove. Sono noti molti Giove caldi e pianeti gonfi con misure simili.

Quante probabilità ci sono sistemi in cui un pianeta è più grande della sua stella ospite? Ci sono esempi noti?

Sto cercando solo la fusione di stelle, che esclude i pianeti pulsar, ecc.

La risposta alla domanda dipende dalla definizione esatta del pianeta che viene utilizzata.

Un possibile esempio è la L nana 2M 0746 + 20 (2MASS J07464256 + 2000321) e il suo pianeta 2M 0746 + 20 b .

Il raggio del pianeta è maggiore del 12% rispetto al raggio della stella.

$12.21 (± 0.4) \cdot M_J$

Poiché le stelle più piccole hanno ancora le dimensioni di pianeti giganti di gas, la domanda finisce per stabilire se esistono giganti gassosi attorno alle stelle nella parte inferiore della sequenza principale. I pianeti giganti gassosi vicini sono rari attorno alle stelle a bassa massa, anche se sembrano esserci di lungo periodo. Ciò significa che i più grandi raggi planetari per i sistemi in questione saranno simili a Giove, piuttosto che a Giove caldi gonfiati. Un'eccezione sarebbe il caso di sistemi molto giovani prima che i pianeti si raffreddassero e si restringessero, ma in quel caso anche la stella si contraerebbe, quindi probabilmente non vincerai lì.

Un problema è che queste stelle sono estremamente deboli, quindi il metodo della velocità radiale è complicato - questo potrebbe cambiare un po 'una volta di più gli strumenti RV che operano nell'infrarosso (ad es. Habitable Zone Planet Finder ) online. I lunghi periodi orbitali per pianeti giganti attorno a queste stelle richiederebbero anche tempi di osservazione più lunghi per effettuare un rilevamento. Sfortunatamente i lunghi periodi orbitali renderebbero improbabili i transiti, quindi molto probabilmente non saremmo in grado di determinare il raggio del pianeta e non sapremmo per certo che il pianeta è più grande della stella.

L'imaging diretto ha individuato alcuni oggetti di alcune masse di Giove a separazioni abbastanza ampie da oggetti vicino al limite di combustione dell'idrogeno, ad esempio 2MASS J02192210-3925225 con un oggetto al limite di combustione del deuterio si trova a circa 150 UA da una stella di massa solare 0,1 . Non è del tutto chiaro come chiamare questi oggetti e potrebbero essere nani bruni di massa molto bassa piuttosto che pianeti. Inoltre questi sistemi sono così giovani che le stelle non si sono ancora contratte ai loro raggi di sequenza principali. Per le stelle a bassa massa questo può richiedere diversi miliardi di anni, quando i pianeti si saranno raffreddati e diventeranno molto più deboli (e meno rilevabili). Questo tipo di sistemi ad ampia separazione può anche finire per essere interrotto da incontri stellari.

L'altro approccio che funziona per rilevare questo tipo di sistemi è il microlensing gravitazionale , che tende a trovare oggetti vicino alla linea nevosa del sistema, cioè su scale più simili al nostro sistema planetario. Un esempio del tipo di sistema che potrebbe avere un pianeta più grande della sua stella è KMT-2016-BLG-1107Lb , dove i parametri suggeriscono un pianeta di massa di Giove ~ 3.3 in orbita attorno a una stella di massa solare ~ 0,087 a ~ 0,34 UA. Sfortunatamente le incertezze nei parametri sono generalmente grandi perché i sistemi di lenti sono generalmente invisibili. Questo significa che non abbiamo anche informazioni sul raggio, quindi non possiamo dire con certezza che questo sistema ha sicuramente un pianeta più grande della sua stella.

Quindi sembra che esistano sistemi in cui un pianeta può essere più grande della stella della sequenza principale in cui orbita, sebbene finora non vi siano casi confermati a causa della difficoltà di formulare le osservazioni necessarie.

Al di là di nane rosse, un'altra possibilità è quella di un pianeta in orbita attorno un tipo B subnana stelle .

Alcune caratteristiche di tali stelle:

• Composto quasi interamente da elio
• Si pensa che si formi attraverso la fusione di due nane bianche o in un punto specifico dell'evoluzione di alcuni giganti rossi
• Le temperature vanno da 20.000 K a 40.000 K
• La luminosità è compresa tra 10 e 100 volte la luminosità del sole
• La massa è in genere ~ 0,5 volte la massa del sole
• Il raggio è circa 0,15-0,25 volte il raggio del sole

Questa gamma di raggio lo mette in sovrapposizione del raggio dei pianeti più grandi (~ 0,2 volte il raggio solare). Poiché le stelle progenitrici sono più massicce, ciò aumenta la probabilità che si formino giganti gassosi nel disco protoplanetario. La domanda allora diventa: "Può un gigante gassoso trovare la strada per il sistema stellare interno in modo che possa gonfiarsi?"

$M_j$$R_j$

L'altro esempio noto è Kepler-70 , una stella piuttosto curiosa che sembra essere il residuo di un gigante rosso. Il sistema Kepler 70 è molto compatto, con i due piccoli pianeti (raggio sotterraneo) in orbita con un periodo incredibilmente veloce rispettivamente di 5 e 8 ore. (Affascinante, questi pianeti non sono stati rilevati eclissando la loro stella ospite, ma piuttosto dall'aumento periodico della luminosità quando iniziano a orbitare dietro la stella. Entrambi questi pianeti hanno superfici più calde del Sole, rispettivamente 7.600 K e 6.800 K. ) Si ipotizza che questi pianeti siano i resti dei giganti gassosi che sono stati evaporati dall'essere all'interno della stella durante la sua fase del gigante rosso.

Da questi esempi di rimorchio, concludo che non vi è alcuna difficoltà ad avere giganti gassosi attorno a piccole stelle nane di tipo B, sebbene i meccanismi per avvicinarli abbastanza da diventare pianeti gonfi siano pieni di problemi. O hai un gigante rosso che bolle tutti i giganti gassosi vicini prima che si formino i sub-nani, o hai due nane bianche che si fondono in un sub-nano blu, che richiede un sistema progenitore di due stelle vicine binarie che proibiscono i pianeti circumbinary vicini.

Ho il sospetto che si formi un sistema planetario più grande della stella ospite, il gigante gassoso deve migrare verso l'interno in qualche modo dopo la formazione della stella nana.