Астрономы разработали новый метод для изучения миграции экзопланет «горячих юпитеров»

Исследования астрономов раскрыли уникальный метод, позволяющий различать «горячие юпитеры», которые плавно переместились к своим звездам, и те, что перенесли бурные гравитационные изменения в прошлом. Уникальность нового подхода заключается в его способности точно определять экзопланеты, сформировавшиеся из протопланетного диска и последовательно перемещавшиеся на более близкие орбиты. Результаты данной работы были опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

«Горячими юпитерами» называют крупные газовые гиганты, размеры которых сопоставимы с Юпитером, и которые обращаются вокруг своих звезд всего за несколько дней. С момента открытия первой экзопланеты такого типа в далеком 1995 году ученые пришли к мнению, что они образуются на значительном расстоянии от звезды и лишь затем мигрируют в ее сторону. Однако механизм этой миграции оставался неясным на протяжении длительного времени.

Существуют две главные теории касательно миграции таких планет. Первая предполагает, что планета сначала обретает вытянутую орбиту под влиянием гравитационных взаимодействий с другими телами, и лишь затем орбита выравнивается при воздействии приливных сил звезды. Такой сценарий часто приводит к уклону орбиты относительно вращательной оси звезды. Вторая теория рассматривает более мягкий вариант, согласно которому планета постепенно смещается к звезде, взаимодействуя с окружающим диском газа и пыли.

Основная трудность заключается в том, что даже если сегодня орбита «горячего юпитера» выглядит ровной и круговой, это не является доказательством спокойной миграции. Влияние приливных сил способно «стереть» следы прежнего хаоса, и астрономы долго искали надежный метод для определения пути, по которому прошла каждая планета.

Группа ученых, возглавляемая аспирантом Юго Каваи и доцентом Акихико Фукуи из Токийского университета, предложила новый подход, основанный на времени, необходимом для выравнивания орбиты. В модели с высокой эксцентриситетной миграцией процесс преобразования вытянутой орбиты в круговую требует определенного времени, что зависит от массы планеты, расстояния до звезды и других важных параметров. Если время, необходимое для округления, превышает возраст планетарной системы, это указывает на то, что планета не могла перейти через стадию с вытянутой орбитой.

Исследование более 500 известных «горячих юпитеров» привело к открытию около 30 планет, имеющих почти идеальные круговые орбиты, но по расчетам у них не было времени, чтобы «округлиться» после бурной миграции. Это свидетельствует о том, что такие экзопланеты постепенно перемещались к своим звездам в спокойном режиме, находясь в газовом диске.

Научные авторы подчеркивают, что такие экзопланеты являются особенно ценными для дальнейших исследований. Они сохранили свои «воспоминания» о происхождении, что делает анализ их атмосфер, особенно химического состава и соотношения элементов, полезным для определения местоположения их формирования в протопланетном диске. Это поможет углубить понимание эволюции планетных систем, включая процессы, возможно, происходившие в нашей Солнечной системе.

Читайте также: