|
Экзопланета вращается вокруг полюсов своей звезды
|
|
|
|
В 1992 году усилия человечества по познанию Вселенной сделали значительный шаг вперед. Именно тогда астрономы открыли первые экзопланеты. Их зовут Полтергейст (Шумный призрак) и Фобетор (Пугающий), и они вращаются вокруг пульсара на расстоянии около 2300 световых лет. Хотя мы думали, что вокруг других звезд должны быть другие планеты, и на этой идее были построены целые франшизы научной фантастики, мы не знали наверняка и не могли просто предположить, что это правда. Беглый взгляд на историю человечества показывает, насколько ошибочными могут быть наши представления о природе.
|
|
|
|
С тех пор, во многом благодаря миссиям НАСА «Кеплер» и TESS, поток открытий экзопланет подтвердил наши предположения о планетах в других солнечных системах. Но хотя мы предполагали, что другие солнечные системы будут очень похожи на нашу — нам не на что было опереться, — обнаруженные нами более 5000 экзопланет показали нам несостоятельность наших предположений. Нас нельзя обвинить в предположении, что другие солнечные системы будут похожи на нашу. Логично предположить, что каменистые планеты будут ближе всего к звезде, а газовые и ледяные гиганты — дальше. Даже красивая аккуратная граница, обеспечиваемая главным поясом астероидов, имеет смысл. Также имеет смысл, что планеты будут вращаться вокруг своей звезды на эклиптике с небольшими отклонениями, как и планеты в нашей системе.
|
|
|
Но вместо этого астрономы обнаружили преобладание газовых гигантов, в том числе горячих юпитеров. Фактически, первой экзопланетой, обнаруженной вокруг солнцеподобной звезды, был горячий Юпитер, который совершил оборот вокруг своей звезды всего за четыре дня. Многое из этого можно списать на предвзятость обнаружения в методе транзита, на который приходится большинство обнаружений планет. Наши предположения об упорядоченных солнечных системах, подобных нашей, теперь хорошо видны в зеркале заднего вида, поскольку мы обнаружили экзопланеты на чрезвычайно эксцентричных орбитах, экзопланеты в местах, где мы никогда не ожидали их появления, например, на орбитах вокруг белых карликов, и планеты настолько причудливые, что расплавленный железный дождь может падать с неба.
|
|
|
|
Но есть подкласс экзопланет, который привлекает больше внимания исследователей экзопланет. Эти планеты находятся на полярных орбитах вокруг своих звезд. Группа астрономов нашла еще одно, и это открытие требует объяснения. Астрономы используют эффект Росситера-Маклафлина, чтобы определить, в какую сторону вращается звезда и находится ли экзопланета на полярной орбите. Он основан на красном смещении и синем смещении. Сторона звезды, вращающаяся к нам, приближается к нам, и свет от этой части Солнца становится голубым. Сторона, вращающаяся от нас, смещает свой свет в красный цвет. Когда планета проходит перед звездой, это влияет на сдвиг, и астрономы могут измерить этот эффект.
|
|
|
|
Исследователи представили свою работу в новой статье, которая будет опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. Он называется «Пухлая полярная планета: горячий Юпитер TOI-640 b с низкой плотностью находится на полярной орбите». Ведущий автор — Эмиль Кнудструп, доктор философии. студент факультета физики и астрономии Орхусского университета, Дания. Другой автор, Саймон Альбрехт, известен исследованиями экзопланет на полярных орбитах и является автором и соавтором других статей по этой теме. TOI-640 — звезда F-типа главной последовательности. Он примерно в 1,5 раза массивнее Солнца и примерно вдвое больше по радиусу. Звезде около 2 миллиардов лет, и она находится на расстоянии около 1115 световых лет от нас. TOI-640 — двойная звезда, а ее компаньон — красный карлик.
|
|
|
|
TOI-640 b — горячий пухлый Юпитер. Он имеет около 60% массы Юпитера и радиус около 1,7 юпитерианского. Но что выделяет планету, так это ее звездный наклон. Наклон звезды — это разница между осью вращения звезды и орбитой ее планет. TOI-640 имеет наклон звезды 184 ± 3°. Это означает, что планета TOI-640 b находится на полярной орбите вокруг звезды. И TOI-640 b не единственный. Таких планет слишком много, чтобы просто игнорировать их как аномалии. Исследования показывают, что в то время как большинство горячих юпитеров следуют по орбитам, выровненным с их звездой, у значительного числа орбиты смещены. Те, у кого смещены орбиты, как правило, имеют полярные орбиты.
|
|
|
|
Интересно, что смещенные орбиты не охватывают диапазон углов наклона. Вместо этого они склонны скапливаться на полярных орбитах, что не может быть случайностью. В статье 2021 года под названием «Преимущество перпендикулярных планет» авторы написали, что «нагромождение полярных орбит является подсказкой о неизвестных процессах возбуждения и эволюции наклона». В той же статье 2021 года исследователи изложили четыре возможные причины появления планет на полярных орбитах и почему существует тенденция выхода смещенных планет на полярные орбиты.
|
|
|
|
Приливное рассеивание: Астрономы считают, что TD обычно ослабляет наклон, но в некоторых случаях он может задержать наклон на 90°. Это происходит, когда в демпфировании преобладает диссипация инерционных волн, возбуждаемых в конвективной зоне силами Кориолиса. Но у некоторых звезд с планетами на полярных орбитах конвективные зоны отсутствуют, а у других расстояние между ними и их планетами настолько велико, что эффект TD ничтожен. Механизм Козаи: это взаимодействие между звездой и ее планетой и третьим телом, называемым возмущающим. Это может повлиять на наклонение и эксцентриситет и даже может перевернуть планеты на ретроградные или прямые орбиты. У TOI-640 есть звезда-партнер, красный карлик, которая может возмущать.
|
|
|
|
Пересечение векового резонанса: Это происходит в начале истории Солнечной системы, когда диск все еще выделяется. Резонанс между проходящей планетой и внешним компаньоном уменьшает массу диска. Он возбуждает наклон внутренней планеты и толкает ее на 90°. Магнитное искривление: Это может наклонить весь протопланетный диск в перпендикулярную ориентацию. Но другие вещи могут противодействовать этому, например, магнитное торможение и дисковые ветры. Авторы отмечают, что эти механизмы могут объяснить некоторые наблюдаемые ими полярные орбиты, но не все. «Хотя эти механизмы могут объяснить части наблюдаемого распределения, они, похоже, не в состоянии полностью воспроизвести наблюдения по оTDельности», — пишут они.
|
|
|
|
Но все эти механизмы могут объяснить планеты на полярных орбитах. Природе не нужно полагаться только на один из них. «Было бы интересно увеличить размер выборки и расширить пространство параметров, чтобы попытаться расшифровать, работают ли эти механизмы в тандеме в разных типах систем, содержащих разные типы планет», — пишут они. По мере того, как астрономы узнают больше о других солнечных системах, детали того, какие механизмы доминируют, в какое время и при каких условиях, станут более ясными. Возможно, их открытия проверят больше наших предположений о других солнечных системах.
|
|
|
|
Источник
|
