Звёзды значительно чаще захватывают бродячие планеты

Александр Березин

Новое исследование астрономов из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Кембридж, Массачусетс, США) позволило создать компьютерную модель, описывающую захват звёздами нашей Галактики «бродячих планет», выброшенных за пределы своих родных солнечных систем и длительное время скитавшихся в межзвёздном пространстве.

Оказалось, что только в Млечном Пути миллиарды звёзд имеют такие «пришлые» планеты.

Более того, выяснилось, что захват миров-скитальцев является и самым вероятным объяснением для существования планет, находящихся на слишком удалённых орбитах вокруг своих звёзд. И даже для образования устойчивых систем двойных планет.

Основным признаком планеты, перекочевавшей к чужой звезде, должно быть большее удаление от нового светила. У Солнечной системы такая планета находилась бы далеко за орбитой Плутона. Или находится? (Иллюстрация HSCA.)

Чтобы смоделировать процесс захвата, астрофизики симулировали процессы в скоплениях молодых звёзд, содержащих бродячие планеты. По их расчётам, если количество бродячих планет равно числу звёзд, то от 3 до 6% всех звёзд захватят по одной такой планете на постоянной основе. В применении к нашей Галактике это означает до 6–12 миллиардов звёзд-«захватчиков». При этом наибольшая доля таких планет будет вокруг массивных и короткоживущих звёзд.

По сути, существование бродячих планет — неизбежное следствие формирования звёздных систем: по современным сценариям, почти каждая планетная система должна содержать множество планет, причём в ряде случае сразу после окончания формирования две планеты могут вступить в долговременное гравитационное взаимодействие, результатом которого будет их постепенное удаление друг от друга. За короткое по астрономическим меркам время одна из планет вылетит из такой системы, в то время как другую удержит её звезда. Что-то подобное (но очень медленно) происходит между Луной и Землёй, которые удаляются друг от друга на 3,7 см в год.

Однако при бóльших массах взаимодействующих планет такой процесс привёл бы к очень быстрому разлёту небесных тел в пространстве. Странствуя по межзвёздным просторам, планеты с высокой вероятностью могут быть увлечены притяжением ближайших к ним звёзд, причём их орбита вокруг нового хозяина может быть случайной — как весьма близкой, так и довольно далёкой, до сотен астрономических единиц. По расчётам, если бы такая планета была захвачена Солнцем, её было бы очень сложно обнаружить: вместо вращения в одной плоскости с аборигенами Солнечной системы она могла бы вращаться не в плоскости эклиптики, а перпендикулярно ей, минимизируя своё гравитационное влияние на остальные планеты и предельно затрудняя своё обнаружение. Так что и наша планетная система, по словам исследователей, не застрахована от наличия небольшой планеты такого рода в районах вплоть до орбиты облака Оорта.

Кстати, подобным сценарием может описываться поведение обнаруженной в 2006 году весьма необычной системы из двух планет массой в 7 и 14 Юпитеров, вращающихся не вокруг звезды, а друг вокруг друга. По всей видимости, это тот случай, когда две планеты-бродяги встретились и образовали устойчивую двойную систему. Приливные силы в ней могут быть очень мощными и даже способны обеспечить длительный, до миллиардов лет, разогрев поверхности компаньонов до температур, близких к тем, что имеются на поверхности обычных газовых гигантов, обогреваемых своими звёздами.

Устойчивые системы двойных планет, лишённых звезд, согласно новому исследованию, являются результатом встречи двух одиночных планет-бродяг. (Иллюстрация ESO.)

Теперь астрономы намерены провести тщательный поиск экзопланет на очень удалённых орбитах вокруг небольших звёзд класса красных карликов. Обнаружение такого тела, «противоречащего» теории планетообразования, может послужить практическим подтверждением разработанной модели.

Вернуться назад