Первая экзопланета, существование которой астрономы подтвердили в 1995 году, оказалась так называемым «горячим Юпитером» — огромной планетой, по массе сопоставимой с Юпитером, но обращающейся вокруг своей звезды всего за несколько дней.
С тех пор ученые нашли сотни аналогичных планет, однако вопрос о их происхождении остается открытым. Новое исследование группы астрономов из Токийского университета предлагает способ выяснить, как эти гиганты оказались так близко к своим звездам.
Согласно современным представлениям, горячие Юпитеры изначально формировались вдали от своих светил — подобно тому, как на окраине нашей Солнечной системы возник Юпитер, и только затем мигрировали внутрь. Существует две основные гипотезы относительно такой миграции. Первая предполагает, что гравитационное взаимодействие с другими объектами сначала вытягивает орбиту планеты, делая ее сильно эллиптической, а затем приливные силы вблизи звезды постепенно округляют ее. Этот процесс называют миграцией с высоким эксцентриситетом. Вторая гипотеза описывает более спокойный сценарий: планета медленно движется к звезде по спирали, оставаясь внутри протопланетного диска из газа и пыли.
Различить эти два пути оказалось непросто. Миграция с высоким эксцентриситетом может наклонить орбиту планеты относительно оси вращения звезды, однако приливные силы со временем способны сгладить этот наклон. В итоге выровненная орбита может быть следствием обоих процессов.
Группа под руководством аспиранта Юго Каваи и доцента Акихико Фукуи из Токийского университета предложила новый подход. Ученые сосредоточились на времени, необходимом для округления орбиты при миграции с высоким эксцентриситетом. Это время зависит от массы планеты, характеристик орбиты и приливных сил. Логика проста: если планета мигрировала по «бурному» сценарию, процесс округления ее орбиты должен был завершиться за время существования системы.
Рассчитав время округления орбит для более чем пятисот известных горячих Юпитеров, ученые выявили около тридцати планет, которые не вписываются в данную схему. Их орбиты уже округлые, хотя расчетное время их округления превышает возраст их планетных систем. Иными словами, у них просто не было достаточно времени, чтобы пройти через процесс миграции с высоким эксцентриситетом.
Эти планеты соответствуют и другим ожиданиям для дисковой миграции. Их орбиты не имеют заметного наклона, что указывает на плавное движение к звезде без сильных гравитационных возмущений. Многие из них входят в многопланетные системы — конфигурацию, которую миграция с высоким эксцентриситетом обычно разрушает, выбрасывая или рассеивая соседние планеты.
Обнаружение планет с четкими следами их миграционной истории открывает новые возможности для изучения эволюции планетарных систем. Будущие исследования, посвященные изучению атмосфер и химического состава горячих Юпитеров, могут раскрыть, в каких областях протопланетных дисков они первоначально образовались.
Фото: hi-tech.mail.ru