Странная орбита экзопланеты указывает на жестокое и хаотичное прошлое
Если вы закроете глаза и представите систему планет, вращающихся вокруг далекой звезды, что вы увидите? У большинства людей такие мысли вызывают в воображении системы, которые отражают Солнечную систему: планеты, вращающиеся вокруг звезды-хозяина по почти круговым орбитам, каменистые планеты ближе и гиганты, такие как Юпитер, в ледяных глубинах. Однако чем больше мы изучаем космос, тем больше начинаем понимать, что планетные системы, подобные нашей, могут быть скорее исключением, чем правилом. Представьте себе систему с одной газообразной планетой, немного большей, чем Сатурн, скользящей по поверхности своей родительской звезды на чрезвычайно быстрой орбите. Он чертовски горяч и светится тусклым красным светом, обжигая звездным излучением. Затем представьте еще одну планету-гигант дальше, больше Юпитера, движущуюся по далекой и сильно вытянутой орбите, что делает ее больше похожей на комету, чем на традиционную планету. Это не очень похоже на дом, не так ли? Тем не менее, это то, что мы нашли.
История системы HD83443 начинается в конце 20 века, когда астрономы начали одержимо наблюдать за звездами, похожими на Солнце. Они искали доказательства того, что эти звезды колеблются взад-вперед под влиянием невидимых планетарных компаньонов. С помощью 3,9-метрового англо-австралийского телескопа в обсерватории Сайдинг-Спринг недалеко от Кунабарабрана исследователи обнаружили планету, вращающуюся вокруг звезды HD83443. Эта планета HD83443b была такой же массивной, как газовые гиганты Сатурн и Юпитер. Но на этом сходство закончилось. HD83443b — это «горячий Юпитер»: гигантская газовая планета, скользящая по поверхности своей звезды-хозяина (которая немного меньше и холоднее Солнца) и совершает каждый круг менее чем за три земных дня! В течение двух десятилетий с момента его открытия мы продолжали следить за движениями HD83443.
В последние годы мы проводим эту работу в обсерватории Маунт-Кент Университета Южного Квинсленда. Объединив наши наблюдения с другими, мы обнаружили в системе странную новую планету, которую описываем в статье, опубликованной в прошлом месяце. Этому миру, HD83443c, требуется более 22 лет для обращения вокруг своей звезды, и он находится примерно в 200 раз дальше, чем его адский брат. Поскольку «год» HD83443c такой длинный, нам понадобилось более двух десятилетий наблюдений, чтобы подтвердить его существование — отследив один круг вокруг родительской звезды. Но что действительно необычно, так это эксцентриситет его орбиты. В то время как планеты в Солнечной системе следуют по почти круговым орбитам, HD83443c следует по гораздо более вытянутому пути, напоминающему кометы в нашей Солнечной системе.
Такие планеты, как «горячий Юпитер» HD83443b, особенно интересны астрономам, поскольку они не похожи ни на что близкое к дому. Газовые гиганты, такие как Юпитер, начинают свою жизнь вдали от звезды-хозяина, где много льдов. Эти льды позволяют им быстро расти, набирая достаточную массу, чтобы окутать себя огромной атмосферой. В отличие от планет-гигантов Солнечной системы, когда HD83443b достигла зрелости, она, должно быть, мигрировала внутрь, чтобы оказаться близко к своей родительской звезде. Чем вызвана эта миграция? Что ж, за прошедшие годы астрономы нашли много горячих юпитеров. В попытке понять эти странные планеты было предложено несколько механизмов, объясняющих их миграцию, но в большинстве случаев любые доказательства причины миграции теряются в далеком прошлом. Однако в конкретном случае HD83443b кажется, что наше новое открытие могло бы предоставить доказательства неопровержимого доказательства. Недавно обнаруженный мир, HD83443c, может быть причиной того, что его родной брат оказался на своей нынешней адской орбите.
Представьте, что HD83443c и HD83443b впервые формируются в ледяных глубинах системы HD83443. Они должны были быть погребены в массивном газопылевом диске, окружающем звезду, называемом «протопланетным диском». По мере того, как планеты двигались по диску, они питались от него, становясь все более массивными и медленно дрейфуя внутрь, взаимодействуя с окружающим их диском. В конце концов они подошли слишком близко друг к другу. Они не совсем столкнулись, но когда они пронеслись мимо друг друга, их огромное гравитационное притяжение действовало как рогатка, катапультируя их обоих на новые орбиты. HD83443b, горячий Юпитер, был отброшен внутрь на орбиту, которая скользит по поверхности звезды при ее максимальном сближении, прежде чем развернуться наружу к начальной сцене близкого столкновения. Другая планета, HD83443c, отбрасывается наружу по своей нынешней вытянутой траектории. За тысячелетия произошло нечто удивительное. Каждый раз, когда HD83443b приближалась к своей родительской звезде, ее присутствие вызывало приливы на звезде, а родительская звезда, в свою очередь, вызывала приливы на ней. Это, по сути, «затормозило бы» движение HD83443b.
Это означает, что HD83443b немного терял скорость каждый раз, когда пролетал мимо родительской звезды. Когда он снова вылетел наружу, он не смог пройти так далеко, как раньше, и его орбита медленно стала круговой. Его тянуло внутрь, пока он не достиг своей нынешней крошечной круговой орбиты, на которой он проведет остаток своей жизни. Однако HD83443c не постигла такая участь. После того, как во время первого столкновения с HD83443b он был отброшен наружу, он оставался настолько далеко от центральной звезды, что его орбита никогда не подвергалась воздействию. Его очень медленная и вытянутая орбита свидетельствует о том первом столкновении с планетой, когда система была молодой. Эта история увлекательна, но главная цель наших непрекращающихся поисков инопланетных миров — найти места, гораздо более похожие на дом. Мы используем те же инструменты, которые привели нас к HD83443c, чтобы найти планетарные системы, подобные нашей собственной, с планетами-гигантами на орбитах, далеких от их родительских звезд. Возможно, нам придется десятилетиями смотреть на далекие звезды, наблюдая за их изящным небесным вальсом. Без сомнения, мы найдем еще много удивительных систем, подобных HD83443, которые расскажут больше об истинном разнообразии планетарных систем.
