Обнаружена планетарная система, вращающаяся «набекрень»

Обнаружена планетарная система, вращающаяся «набекрень»

Планеты Солнечной системы сформировались из одного диска газа и пыли, вращавшегося в плоскости солнечного экватора. Именно поэтому их плоскости обращения в целом с этим экватором совпадают. И даже через миллиарды лет плоскость обращения Земли вокруг Солнца отклоняется от него всего на 7,2°.

Впервые несовпадение с этим правилом было выявлено пять лет назад: некоторые планеты оказались обращающимися под бóльшими углами к экватору своих звёзд. Чуть позже стали известны ещё более странные вещи: отдельные планеты движутся в направлении, противоположном вращению самого родительского светила. Как из одного диска могли возникнуть столь странные и разные небесные тела?

Поскольку предположение о неправильной ориентации диска не выглядело правдоподобным, популярной стала такая теория: сначала в таких системах «всё было хорошо», но затем «что-то пошло не так», и огромный местный «Юпитер», продираясь сквозь планеты, в итоге занял самую близкую к нему орбиту; одна часть из стоявших на его пути планет была вышвырнута в окружающее пространство, а другая отправлена на столь немыслимые орбиты.

Теперь астрономы во главе с Дэниэлом Хабером (Daniel Huber) из Исследовательского центра Эймса, принадлежащего НАСА (США), отыскали нечто не менее странное, что ставит под вопрос теорию о злодейском влиянии планет-гигантов на своё окружение. Прочесав данные, накопленные «Кеплером» за период его активной работы, они выяснили, что в системе Кеплер-56 налицо целая планетарная система, в которой угол обращения планет отклонён от экваториальной плоскости звезды. Все ранее обнаруженные тела с «неправильными» орбитами были одиночками, что заставляло рассматривать ситуацию как нетипичную. А вот обнаружение целой планетарной системы с такими параметрами заставляет искать другой ответ на вопрос о природе подобных образований.

Кеплер-56, система, находящаяся в 2 800 световых годах от нас, в качестве звезды располагает красным гигантом, чем-то вроде нашего Солнца, только через 6–7 млрд лет после текущего момента. То есть тамошнее светило вчетверо больше и вдевятеро ярче. Пока там найдены всего две планеты с «кандидатским статусом»: одна с периодом обращения в 10,5 дня, другая — с годом в 21,4 дня. Понятно, что даже если другие, более удалённые от солнца планеты и наличествуют, обнаружить их будет нелегко (и эти-то две были выявлены лишь благодаря их предельной близости к светилу). Учитывая, что наклон плоскости обращения планет к экваториальной плоскости красного гиганта равен 45°, речь идёт о весьма неправильных орбитах.

Обе планеты суть газовые гиганты, одна по массе ближе к Сатурну, а другая — к Урану или Нептуну. Однако теорию о том, что их орбиты обусловлены одним взаимным влиянием, трудно согласовать с реальностью. Да, гравитация обеих тел помогает им находиться в одной плоскости, далёкой от экваториальной для их звезды. Но две планеты сами по себе не могли стать причиной столь странного отклонения. Поэтому астрономы предположили, что традиционное мнение «Во всём виноваты "горячие Юпитеры"» может быть ошибочным.

Была выдвинута гипотеза о том, что альтернативной причиной неправильных планетных орбит в Кеплере-56 может быть присутствие третьего компаньона на значительном удалении от центральной звезды, способного своей гравитацией систематически влиять на прочие планеты системы.

Увы, проверить это инструментально по меньшей мере проблематично: планетарный объект в десятках квадриллионов километров и далеко от своей звезды непрост для выявления с сегодняшней техникой. Поэтому использовалось моделирование, в котором были заданы текущие параметры системы и внедрена третья планета на удалении в 2 а. е. с массой 3,3 юпитерианской. Всё делалось в предположении, что первоначальная орбита планеты проходила по экваториальной плоскости системы, из-за чего поначалу все орбиты были правильными. После сотен тысяч модельных лет получилось, что первые две планеты отклонялись от нормальной плоскости в размещении как раз на реально обнаруженный угол, а третья отклонилась как от плоскости в отношении первых двух, так и от экваториальной звёздной плоскости.

Итак, не только «горячий Юпитер», мигрировавший к своей звезде, может расшвыривать в разные стороны планеты, оставляя их на причудливых орбитах, но и «тёплые газовые гиганты». Авторы работы, правда, резонно замечают, что параметры внешней гипотетической планеты были выбраны ими вполне произвольно. В реальности её удаление может быть больше (как и масса) или, напротив, меньше. Строго говоря, речь может идти даже о звезде-компаньоне на значительном удалении от Кеплера-56. Но главное в исследовании, бесспорно, не параметры загадочного третьего тела, а сам подход: неправильные орбиты могут быть вызваны целым рядом сторонних факторов и часто сопутствовать более чем одной планете.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Nature News.