Сумасшедший звездный дом: Планетарные странности

 

Заглядывая все дальше в глубины Вселенной, астрономы открывают самые необычные далекие планеты – и целые планетные системы. Недавно как раз была обнаружена одна из таких систем, совсем не похожих на нашу уютную Солнечную.

Система U Андромеды – просто планетарный сумасшедший дом Сравните нашу упорядоченную Солнечную систему (ее внутреннюю часть – слева) и планеты у U Андромеды (справа)

Ипсилон Андромеды – звезда, наличие у которой многопланетной системы было показано еще более 10-ти лет назад. Внимательное ее исследование, проведенное с помощью ряда наземных телескопов и орбитального Hubble показало, что система эта крайне необычна, по крайней мере, с нашей «околосолнечной» точки зрения.

 

Дело в том, что орбиты входящих в нее планет резко вытянуты и наклонены друг относительно друга. Вдобавок, в системе обнаружилась ранее неизвестная планета – и даже вторая звезда, так что система эта, похоже, является двойной. В сравнении с этим наша Солнечная система, в которой лишь орбита Плутона немного выбивается из общего единства, выглядит настоящим сумасшедшим домом. На самом деле, открытие в очередной раз ставит под сомнение наши теории возникновения и эволюции планетарных систем.

 

Сама по себе звезда U Андромеды расположена в 44 световых годах от нас и довольно близка по характеристикам к Солнцу. Масса ее составляет 1,28 солнечных масс, возраст – 3,3 млрд лет (у Солнца – 4,6 млрд), светимость тоже немногим больше солнечной. До недавнего времени считалось, что вокруг нее вращается 3 крупных планеты, газовых гиганта наподобие Юпитера.

 

Но после более чем тысячи сеансов наблюдений команда астрономов во главе с Барбарой Макартур (Barbara McArthur) пришла к выводу о том, что в системе имеется и четвертая планета (е), орбита которой пролегает намного дальше от звезды, чем у остальных. Кроме того, им удалось уточнить массу двух из трех ранее известных планет (c и d). Но главной неожиданностью, конечно, стало то, что орбиты этих планет даже близко не лежат в одной плоскости. Орбиты c и d отклонены относительно друг друга на 30 градусов.

 

Макартур и ее соавторы полагают, что система U Андромеды сформировалась, в целом, в ходе того же процесса, что и наша Солнечная система. То есть – планеты сконденсировались из некогда единого вращавшегося газопылевого облака, верней, из его остатков, после того, как из него же образовалась сама звезда (что и обусловливает одинаковое направление вращение звезды и ее планет, и почти совпадающие плоскости орбит). По мнению ученых, разница проявилась лишь на поздних этапах эволюции системы.

 

Нечто подобное произошло с самой дальней карликовой планетой Солнечной системы, Плутоном, орбита которого отклонена от общей плоскости довольно заметно – скорее всего, из-за притяжения соседнего великана Нептуна – притом, что влияние гравитации Солнца на этот далекий объект уже далеко не столь значительно.

 

Примерно то же самое могло случиться и в системе U Андромеды. Сложные гравитационные взаимодействия планет между собой – а также с открытой недавно второй звездой системы – могли нарушать стабильность их орбит, выбросив часть планет вообще за пределы системы, а вращение оставшихся сделав крайне необычным.

 

Эта самая вторая звезда является небольшим и тусклым красным карликом, орбита ее не установлена. Скорее всего, она сильно вытянута, так что две звезды сходятся достаточно близко лишь на краткое время. В эти периоды влияние красного карлика на планеты своей звезды-соседки становится максимальным. В системе начинается полная неразбериха, которая ощущается потом очень и очень долго.

 

Читайте также о редких планетах, вращающихся вообще в противоположную сторону – «Планеты-диссиденты».

 

По сообщению Hubble News Center

 

 

Планеты-диссиденты: Ретрограды

 

На прошлой неделе поступило сообщение об обнаружении первой экстрасолнечной планеты, которая вращается в обратном направлении – против вращения своей звезды. А буквально на следующий день была зафиксирована еще одна такая же.

WASP-17b, «пышный» газовый гигант почти вдвое больше Юпитера, плотность которого примерно соответствует плотности пенопласта Планета HAT-P-7b примерно в 1,4 раза крупнее Юпитера, и в 1,8 раз тяжелее. Рисунок Дэвида Харди Горячая экстрасолнечная планета вращается поблизости от материнской звезды: взгляд художника

Вращение Солнечной системы похоже на вращение компакт-диска: практически все объекты движутся в одном направлении, в том, в котором крутится само Солнце. Считается, что такое «единомыслие» стало следствием того, что все эти тела образовались из некогда единого газопылевого облака, вращавшегося, естественно, в одном определенном направлении.

Впрочем, встречаются и у нас свои «белые вороны» - некоторые кометы и астероиды движутся по траекториям, расположенным под столь большим углом, что в какой-то момент начинают вращаться в обратном направлении, ретроградно. Скорее всего, такое случается в результате последовательных гравитационных взаимодействий с другими телами.

Что же до далеких экстрасолнечных планет, то из известных нескольких сотен до сих пор были найдены лишь 3, плоскость орбиты которых существенно отклонена от исходной – и лишь на прошлой неделе появилось сообщение о том, что орбита планеты WASP-17b отклонена аж на 150°. Иначе говоря, вращение ее происходит уже в противоположном направлении. Все остальные экстрасолнечные планеты вращаются, более-менее, в нужную сторону, хотя иногда и под необычными углами. И лишь эту, расположенную в 1 тыс. световых лет от нас, можно назвать совсем «инакомыслящей».

Обнаружить планету британским астрономам во главе с Дэвидом Андерсоном (David Anderson) удалось с помощью стандартной методики, по периодическому изменению в свечении ее материнской звезды, которое связано с регулярным прохождением планеты между звездой и нами. Было установлено направление вращения самой звезды, показана половина, которая движется при этом в нашу сторону, и та, которая постоянно отворачивается от нас. Если бы планета обращалась вокруг нее в том же направлении, она сперва затемняла бы первую половину звезды, а затем вторую. Однако обнаружилось, что все обстоит ровно наоборот. Возможно, на столь необычный курс WASP-17b в результате взаимодействия, а то и столкновения с другой крупной планетой в системе, пока еще не найденной учеными.

Интересно, что этот WASP-17b считается также и одной из самых крупных известных нам планет. Хотя масса ее не достигает и половины массы Юпитера, размеры ее почти вдвое больше. Плотность этого газового гиганта – примерно такая же, как у упаковочного полистирола, в воде он плавал бы не хуже надувного мяча. Планета эта расположена близко к своей звезде, всего в 7 млн км, то есть в 8 раз ближе, чем наш Меркурий, и совершает полный оборот вокруг нее за 3,7 земных суток. За последние годы было обнаружено немало таких «пышных» планет, однако объяснить их происхождение пока не удается. Правда, ретроградная орбита WASP-17b может с этим помочь.

Дело в том, что те планеты, траектория которых сильно искажена в результате гравитационного взаимодействия с «посторонними» телами, становится сильно вытянутой. А любое тело, движущееся по вытянутой траектории (особенно если оно вращается близко к звезде, как WASP-17b) испытывает влияние особых гравитационных сил, называемых приливными.

Природа этих сил и их влияние на нашу с вами жизнь популярно объясняются в заметке «Солнце уходит». Здесь же достаточно будет сказать, что, перемещаясь по вытянутой орбите, планета испытывает изменяющееся притяжение со стороны звезды, что заставляет ее форму меняться, как колеблющееся желе. При этом внутреннее трение создает избыток тепловой энергии, планета перегревается и, видимо, в результате этого превращается в горячее тело очень низкой плотности.

Впрочем, не все ученые согласны с такой трактовкой ретроградной орбиты планеты WASP-17b. По другой версии, у материнской звезды имеется небольшой, пока не открытый нами компаньон, миниатюрная звезда, притяжение которой и вносит непостоянство в траекторию планеты, заставляя ее орбиту время от времени меняться, проходя то над экватором, то над полюсами звезды. В этом случае, если нам удастся провести наблюдения WASP-17b пару миллионов лет спустя, мы увидим, что вращается она уже как положено, «как все».

Кто же прав, сказать пока трудно. Возможно, ответ дадут новые исследования других планет, вращающихся «не в ту» сторону. Тем более что уже на следующий день после публикации сообщения о WASP-17b сразу две команды ученых независимо друг от друга рапортовали о том, что еще одна экстрасолнечная планета имеет ретроградную орбиту.

Это – уже известная нам HAT-P-7b, у которой не так давно была обнаружена атмосфера, о чем мы рассказывали в заметке «Горячий воздух». Обе команды астрономов показали, что орбита ее сильно наклонена относительно экватора звезды. Первая группа установила, что наклон составляет то ли 90°, то ли 180° (тогда планета вращается ровно в противоположном относительно вращения самой звезды направлении).

Однако различить между двумя этими вариантами пока не так просто, поскольку еще не удается установить ось вращения самой звезды относительно Земли. Имеющиеся данные позволяют сказать только, что она либо вращается медленно, и мы видим ее с экватора, либо очень быстро, и мы видим ее с полюса. Впрочем, ученые уверены, что вскоре эта проблема будет решена, ведь на эту систему направлены сейчас датчики нового орбитального телескопа Kepler, самого совершенного инструмента для наблюдения за экстрасолнечными планетами. Они надеются, что он сможет заметить движение пятен (подобных солнечным пятнам) на звезде и таким образом установить плоскость ее вращения.

Между прочим, вторая группа пришла к несколько другим цифрам – по их мнению, орбита планеты отклонена от плоскости экватора звезды на 227°. Что и говорить, достаточно большое расхождение, и вызвано оно может быть либо использованием разных моделей для интерпретации данных, либо разным способом их сбора. Впрочем, коллеги-астрономы снисходительно относятся к этому – в столь сложных вопросов очень непросто бывает прийти к абсолютно достоверным и однозначным результатам. Скорее всего, понадобятся, опять же, дополнительные исследования этого вопроса. Тем более что вопрос этот крайне интересен – ведь в нашей Солнечной системе максимальное отклонение планетарных орбит от плоскости солнечного экватора не превышает 7°.

По публикации New Scientist Space