Экзопланеты вращаются наперекор

Японские охотники за экзопланетами осваивают все новые тонкости этого ставшего популярным ремесла. Если 15 лет назад ученые радовались самому факту открытия новой планеты вне Солнечной системы, то сегодня спорят о таких деталях, как состав их атмосфер или температура поверхности. Астрономы из Университета Токио и Национальной астрономической обсерватории Японии подтвердили ранее высказывавшееся предположение о том, что несовпадение осей вращения экзопланет с осью вращения их звезд-хозяек -- скорее распространенное, чем редкое явление во Вселенной.

Важность этого вопроса для современной астрофизики сложно переоценить: наклон орбит планет по отношению к оси вращения звезд дает понять, какая из существующих моделей эволюции самих планет наиболее предпочтительна. Из более чем пятисот открытых экзопланет большинство составляют газовые гиганты, вращающиеся на близких к звездам орбитах. Распространенная сегодня теория миграции планет предполагает их взаимодействие с протопланетным диском, вызывающее постепенное приближение орбит к звезде. Такой сценарий предсказывает, что в конце миграции оси орбитального движения планет и оси вращения звезд должны примерно совпадать. Есть и другие модели, описывающие взаимное влияние планет на образование их орбит в будущем. Одной из таких теорий является модель Козаи, названная в честь японского астронома Йошихиде Козаи. Согласно этой модели, долговременное гравитационное взаимодействие внутренней планеты с другим объектом – звездой-компаньонкой или внешней планетой -- способно переместить внутреннюю планету близко к звезде. Такие межпланетные взаимодействия могут в итоге привести к образованию у планет наклонных орбит.

Из всех планет, найденных у других звезд, лишь несколько позволили астрономам сфотографировать их напрямую. Большинство планет открывают косвенными способами – по качанию звезд или по их мерцанию во время затмения. Поэтому наклон орбиты планет могут выдать лишь «тонкие» эффекты.

Эффект Росситера – Маклафлина.

Одним из таких феноменов является эффект Росситера – Маклафлина. Дело в том, что половинка диска звезды, удаляющаяся от нас, кажется слегка краснее за счет допплеровского смещения частоты света. Точно так же другая половинка становится более синей. При затмении звезды планетой покрывается сначала одна, потом другая ее часть. Поэтому во время транзита звезда может синеть и краснеть в зависимости от угла между траекторией планеты и осью вращения звезды. Наблюдателю это может показаться кратковременными движениями звезды по направлению к Земле или от нее. По характеру такого изменения цвета можно оценить угол между орбитой планеты и осью вращения звезды.

Наблюдая этот эффект на гавайском телескопе «Субару», японские ученые измерили данный угол у мелких экзопланет HAT-P-11b и XO-4b в созвездиях Рыси и Лебедя. Наблюдать эффект Росситера – Маклафлина у таких мелких планет довольно сложно, ведь чем меньше планета, тем меньше света звезды она заслоняет. Анализ показал, что у обеих планет оси орбитального вращения не совпадают с осями вращения звезд. Похожие данные получила и другая группа астрономов из США, ведя наблюдения на телескопе Кека. Ученые проанализировали 35 известных планетных систем и пришли к выводу, что наклонные орбиты планет – довольно частое явление во Вселенной. «Поэтому наблюдаемое ныне движение этих планет описывает скорее модель Козаи, а не миграция в протопланетном диске», -- подытожили авторы исследования.