Экзопланеты повернули астрономию вспять

Открытие, о котором во вторник услышали участники ежегодной встречи британского Королевского общества, произвело эффект разрыва бомбы в науке о происхождения звезд и планетных систем вокруг них. Оказалось, что планетам, вращающимся вокруг своих звезд за пределами Солнечной системы, собственные светила не указ, и их относительное вращение может происходить в совершенно разных плоскостях.

До этого момента наблюдения за большинством экзопланет убеждали ученых в том, что экзопланеты, во-первых, вращаются в плоскости, примерно совпадающей с плоскостью вращения самой звезды, и, во-вторых, уж точно не должны вращаться против вращения светила. Это правило следовало и из современных представлений о формировании звезд и планетных систем из общего газопылевого диска: после образования звезды протопланетный диск должен вращаться в одном со звездой направлении, и орбиты будущих планет должны более или менее совпадать с плоскостью вращения звезды вокруг своей оси. В Солнечной системе и среди уже открытых четырех с половиной сотен экзопланет это правило выполнялось. До последнего времени.

В рамках программы WASP (проекта по поиску экзопланет методом транзитов) ученые обнаружили их в очередной раз сразу несколько – целых девять штук.

По заведенному правилу открытие экзопланет методом транзитов ученые подтверждают другим проверенным методом -- методом лучевых скоростей. Для этого наличие планеты у звезды подтверждается по колебаниям скорости звезды за счет притяжения со стороны планеты. В северном полушарии это делается точным спектрометром, установленным на Северном оптическом телескопе на Канарских островах, в южном -- спектрометром HARPS 3,6-метрового телескопа Южной европейской обсерватории на горе Ла-Силья в Чили. При помощи последнего прибора удалось измерить угол между плоскостями орбитального вращения найденных экзопланет и плоскостью экватора их звезд-родителей.

Эти исследования были проведены как для недавно открытых, так и ранее известных экзопланет, называемых горячими юпитерами -- огромных планет на очень тесных орбитах, которые разогреты излучением близких звезд до температур в сотни, а иногда и за тысячу градусов по Цельсию.

Экзобомба

Удивлению астрономов не было предела, когда стало ясно, что плоскость вращения более половины всех изученных горячих юпитеров не совпадает с плоскостью экватора их звезд. И самым неожиданным открытием стало то, что шесть экзопланет, в том числе две недавно открытые, вращаются в направлении, противоположном осевому вращению звезды. «Это настоящая бомба, которую мы сбросили на науку об экзопланетах», -- обрадовался Амори Трио, студент из Женевской обсерватории, участвовавший в исследовании.

«Новые результаты рушат распространенное мнение, что планеты должны вращаться в направлении вращения их звезд», -- вторил ему Андрю Кэмерон, докладчик на встрече.

Горячие юпитеры

В течение последних 15 лет происхождение горячих юпитеров оставалось загадкой для ученых. Химические элементы, найденные в их составе, обычно обнаруживают на планетах и пылевых дисках на краях планетных систем, поэтому ученые считают, что эти гиганты рождались вдали от звезд, а затем в течение миллионов лет мигрировали к ним, тормозя о пылевой диск. С открытием горячих юпитеров, вращающихся вспять, в теории их происхождения появляется больше вопросов, чем ответов. Ученые предполагают, что гиганты оказались близко к звездам не из-за воздействия пылевого диска, а благодаря долговременному воздействию более удаленных планет или звезд. Такое «перетягивание каната», длящееся миллионы лет, наклоняет и вытягивает орбиты планет, после чего планеты испытывают приливное торможение и теряют угловой момент при каждом сближении со звездой. В итоге горячий юпитер оказывается на очень близкой, однако, случайным образом наклоненной орбите рядом со звездой. «Драматичным побочным эффектом этого процесса должно быть выметание любой похожей на Землю планеты из таких систем», -- констатировал Дидье Келоз из Женевской обсерватории.

Две из недавно обнаруженных криво вращающихся планет имеют более удаленного компаньона. Открытие планет с наклонными орбитами теперь заставит ученых искать вблизи уже открытых гигантов другие массивные тела.