У Веги может быть полдюжины планет

У Веги может быть полдюжины планет

Шон Рэймонд (Sean Raymond) из Национального центра научных исследований (Франция) и Эми Бонсор (Amy Bonsor) из Бристольского университета (Великобритания) внимательно изучили окрестности Веги и пришли к выводу, что странности, наблюдаемые вокруг этой звезды, могут объясняться наличием у неё довольно населённой планетной системы.

Вега отстоит от нас на 25,3 светового года, это светило спектрального класса A0, то есть белая звезда главной последовательности; она пробудет в этом состоянии до перехода к красному сверхгиганту, а затем и к белому карлику, что случится примерно через 500 млн лет. Вегу нельзя назвать совсем молодой: звезде около полумиллиарда лет, то есть она находится на середине своего жизненного пути, вдесятеро более короткого, чем у Солнца. Несмотря на то что Вега с давних пор изучается астрономами, ясности в некоторых наблюдениях её окрестностей до сих пор нет.

Так, от звезды идёт гораздо больше инфракрасного изучения, чем можно было бы ожидать из расчётов и после изучения похожих светил этого спектрального класса. Причина излучения — наличие частиц пыли, пылевого диска существенной плотности, который поглощает видимое и УФ-излучение звезды, нагревается и отдаёт тепло в инфракрасном диапазоне.

Не всё ясно и с самим этим диском: за полмиллиарда лет пыль должна была попросту «вылететь» из системы под давлением света, идущего из её центра. Но этого не произошло, а значит, пылевые запасы постоянно пополняются. И вроде бы источник уже найден: в прошлом году европейские и американские астрономы обнаружили признаки второго пояса вокруг Веги — там, где может быть некоторое количество астероидов или планетезималей, то есть могут случаться столкновения.

Впрочем, Шон Рэймонд и Эми Бонсор уверены, что тут не всё так просто. Да, говорят они, у Веги есть тёплый пылевой диск, удалённый от неё менее чем на 1 а. е., а также обломочный диск, начинающийся в 60 а. е. и уходящий аж за 100 а. е. от звезды. Однако перенос пыли от гипотетических столкновений внешнего пояса во внутренний диск очень трудно объяснить. Вроде бы прощупываются следы избытка ИК-излучения из района, удалённого на 14 а. е. от звезды и соответствующего поясу астероидов нашей Солнечной системы, но данных по нему сейчас мало. В любом случае наличие двух пылевых колец холодного и горячего типов требует некоего механизма переноса пыли между ними, иначе ближний диск, начинающийся в 0,2 а. е. от Веги, был бы уже давно «вытолкан» дальше в пустоту космоса.

Авторы исследования попробовали создать модель системы, с тем чтобы выяснить, какие именно механизмы способны обеспечить перенос вещества из холодного далёкого диска в близкий горячий. Получилось, что подпитка внутреннего диска, по всей видимости, осуществляется крупными порциями, планетезималями разных размеров, теми же, чьи столкновения порождают холодную пыль диска внешнего. Попадая на орбиту, более близкую к Веге, они сталкиваются и создают пыль «на месте». Но чтобы такие тела «подтянулись» ближе к звезде, необходим постоянный процесс их отклонения с обычных орбит к более тесным.

Из вычислений авторов следует, что самый близкий к результатам наблюдений сценарий подразумевает присутствие не более чем в 15 а. е. от Веги планеты-гиганта с размерами в диапазоне от чуть меньшего, чем у Сатурна, либо равными Юпитеру. Причём, вероятнее всего, эта планета находится в 5–10 а. е. от звезды, ибо если бы она была дальше, особенно далее 15 а. е., гравитационное взаимодействие с планетезималями внешнего диска выбрасывало бы последние из системы, а не направляло бы к светилу. Более того, чтобы запустить такой механизм, кроме этого гиганта, в системе должно быть ещё 4–6 планет на более удалённых орбитах, в диапазоне 30–60 а. е., с массой в среднем несколько меньшей, чем у Нептуна, от 2,5 до 20 земных.

Только в такой конфигурации возможна ситуация, когда планеты по очереди передают друг от друга планетезимали внешнего кольца внутрь, бросают их в ближайшие окрестности Веги. В итоге самая удалённая от звезды планета постепенно мигрирует вовне, наращивая радиус своей орбиты. Результатом подобного путешествия будет постоянное сближение планеты с внешним диском холодной пыли, порождающими его планетезималями, и вовлечение их в процесс переноса к звезде всё новых и новых малых тел.

Массы гипотетических планет системы Веги авторы подвергли вычислительной проверке, основываясь на том, что подобный механизм миграции для слишком маломассивных планет быстро привёл бы к их резкому удалению от светила и остановке механизма подпитки. Миграция не смогла бы в достаточной степени исказить круговые орбиты планетезималей, заставив их проходить ближе к Веге.

В конечном счёте вывод астрономов о существовании 5–7 планет в диапазоне от 5 до 60 а. е. от Веги представляет далеко не гипотетический интерес. Дело в том, что как раз сейчас в строй вводится Gemini Planet Imager, инструмент, созданный для южного телескопа обсерватории «Джемини», находящегося в Чили. Его чувствительность авторы работы считают как раз достаточной для того, чтобы уже в ближайшем будущем проверить существование хотя бы наиболее крупных из предсказанных ими планет. И если расчёты подтвердятся, можно будет говорить не просто об открытии ещё одной планетной системы, но и о создании теоретического механизма для «вычисления» планет у звёзд, обладающих пылевыми кольцами «как у Веги». А таких «вегаподобных» светил, по современным представлениям, не менее 400 только в окрестностях Солнца...

Отчёт об исследовании вскоре появится в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.