Хаббл нашел странную экзопланету с далеко вытянутой орбитой

Планета с маловероятной орбитой вокруг двойной звезды, удаленной на 336 световых лет, может предложить подсказку к разгадке тайны, гораздо более близкой к нам: гипотетическое, удаленное тело в Солнечной системе, прозванное "Девятой планетой".

Об открытии рассказывают в НАСА.

Это первый случай, когда астрономам удалось измерить движение массивной Юпитеро-образной планеты, которая находится на очень далекой орбите от своих звезд-хозяев и видимого мусорного диска. Этот диск похож на наш Пояс Койпера из маленьких ледяных тел за пределами Нептуна. В нашей Солнечной системе вероятная Девятая планета также находилась бы далеко за пределами Пояса Койпера на подобной странной орбите. Хотя поиски Девятой планеты продолжаются, это открытие экзопланеты свидетельствует, что такие странные орбиты возможны.

"Эта система определяет потенциально уникальное сравнение с нашей Солнечной системой", - объясняет ведущий автор научной статьи Мэйдзи Нгуен из Калифорнийского университета в Беркли. "Она очень далеко отделена от своих звезд-хозяев на эксцентричной и сильно не выровненной орбите, просто как с предсказанием для Девятой планеты. Здесь возникает вопрос о том, как эти планеты сформировались и эволюционировали, чтобы оказаться в своей нынешней конфигурации".

Системе, в которой живет этот газовый гигант, только 15 миллионов лет. Это предлагает предположение, что наша Девятая планета — если она существует — могла бы сформироваться на очень ранней стадии эволюции нашей Солнечной системы, возраст которой 4,6 миллиарда лет.

Новости по подобной теме:

		"Хаббл" и "Новые горизонты" одновременно нацелились на Уран для дальнейшего изучения экзопланет
		Ученые открыли планету, вращающуюся вокруг ближайшей к нашему Солнцу одиночной звезды
		"Уэбб" обнаружил на "пушистой" экзопланете неожиданную асимметрию ее атмосферы

Экстремальная орбита

Массой в 11 Юпитеров, экзопланета под названием HD 106906 b была обнаружена в 2013 году с помощью телескопа Магеллана в Обсерватории Лас-Кампанас в чилийской пустыне Атакама. Однако, астрономы ничего не знали об орбите планеты. Это требовало чего-то, что мог сделать только Космический телескоп Хаббла: собрать чрезвычайно точные измерения движения бродяги в течение 14 лет. Команда использовала данные из архива Хаббла, которые предоставили доказательства этого движения.

Экзопланета находится очень далеко от пары своих ярких и молодых звезд-хозяев — на расстоянии, в 730 раз превышающем расстояние Земли от Солнца, или почти 10,9 миллиардов километров. Широкое разделение сделало чрезвычайно сложным определение орбиты, длиной 15000 лет, за такой относительно короткий промежуток времени наблюдений Хаббла. Планета ползает очень медленно по своей орбите, учитывая слабое гравитационное притяжение ее очень отдаленных родительских звезд.

Команда "Хаббла" с удивлением обнаружила, что удаленный мир имеет экстремальную орбиту, которая очень не выровненная, вытянутая и находится извне мусорного диска, окружающего звезды-близнецы экзопланеты. Сам мусорный диск выглядит очень необычно, возможно, благодаря гравитационному перетягиванию заблудившейся планеты.

/ Показано, как экзопланета HD 106906 b могла эволюционировать со временем, сделав выход на свою нынешнюю, широко отделенную, эксцентричную и сильно не выровненную орбиту. /

Как она туда попала?

Так как же экзопланета попала на такую далекую и странно наклоненную орбиту? Преобладает теория, согласно которой она сформировалась гораздо ближе к звездам, с примерно в три раза большем расстоянием, чем Земля от Солнца. Но тяга внутри газового диска системы привела к ослаблению орбиты планеты, что заставило ее мигрировать внутрь по направлению к своей звездной паре. Затем гравитационные эффекты от кружащихся звезд-близнецов выбросили ее на эксцентричную орбиту, что едва не выбросило ее из системы в пустоту межзвездного пространства. Тогда звезда, проходящая вне системы, стабилизировала орбиту экзопланеты и не позволила ей покинуть родную систему.

С помощью точных измерений расстояния и движения с обзорного спутника Gaia Европейского космического агентства в 2019 году члены команды Роберт Де Роза из Европейской южной обсерватории в Сантьяго, Чили, и Пол Калас из Калифорнийского университета определили кандидатуры на проходных звезд.

Беспорядочный диск

В исследовании, опубликованном в 2015 году, Каллас возглавил группу, которая нашла косвенные улики поведения планеты-беглеца: мусорный диск системы сильно асимметричный, а не с круговым распределением материала как у "целой пиццы". Одна сторона диска усеченная относительно противоположной стороны, и она также нарушена вертикально, а не ограничивается узкой плоскостью, как это видно на противоположной стороне звезд.

"Идея заключается в том, что каждый раз, когда планета ближе всего подходит к бинарной звезде, она возбуждает материал на диске", - объясняет Де Роза. "Итак, каждый раз, когда планета приближается, она усекает диск и выталкивает его с одной стороны. Этот сценарий был протестирован с помощью моделирования этой системы с планетой на подобной орбите — это было до того, как мы узнали, какой была орбита планеты".

"Это все равно, что приехать на место автокатастрофы, и вы пытаетесь реконструировать то, что произошло", - пояснил Каллас. "Или это проходные звезды, которые потревожили планету, затем планета потревожила диск? Или это Бинар посередине, который сначала потревожил планету, а потом потревожил диск? Или проходные звезды потревожили и планету, и диск одновременно? Это детективная работа по астрономии со сбором доказательств, которые нам нужны, чтобы выдумать несколько правдоподобных сюжетов о том, что здесь произошло".

/ На этом снимке Космического телескопа Хаббла показана одна возможная орбита (пунктирный эллипс) экзопланеты HD 106906 b. /

Поверенный Девятой планеты?

Этот сценарий для причудливой орбиты HD 106906 b в чем-то похож на тот, в результате которого, возможно, гипотетическая Девятая планета оказалась в отдаленной части нашей собственной Солнечной системы, далеко за орбитой других планет и за Поясом Койпера. Девятая планета могла сформироваться во внутренней Солнечной системе и быть вытесненной в результате взаимодействия с Юпитером. Однако, Юпитер — пресловутая 360-килограммовая горилла в нашей Солнечной системе — видимо, выбросила Девятую планету за пределы Плутона. Проходные звезды могли стабилизировать орбиту изгнанной планеты, отодвинув путь орбиты от Юпитера и других планет во внутренней Солнечной системе.

"Это как если бы у нас есть машина времени для нашей собственной планетарной системы с путешествием на 4,6 миллиардов лет назад, чтобы увидеть, что могло произойти, когда наша молодая Солнечная система была динамично активной, и все толкалось вокруг и переставлялось", - сказал Каллас.

Сегодня астрономы имеют лишь косвенные доказательства существования Девятой планеты. Они обнаружили скопление небольших небесных тел за пределами Нептуна, которые движутся на непривычных орбитах по сравнению с остальной Солнечной системой. Некоторые астрономы говорят, что эта конфигурация предполагает, что эти объекты были объединены гравитационным притяжением огромной, невидимой планеты. Альтернативная теория предлагает, что не существует ни одной гигантской возмущающей планеты, но вместо этого, дисбаланс обусловлен совмещенным гравитационным влиянием многих, значительно меньших объектов. Другая теория состоит в том, что Девятая планета вообще не существует, а скопления меньших тел может быть просто статистической аномалией.

Цель для Телескопа Уэбба

Ученые, которые будут использовать грядущий Космический телескоп Джеймса Уэбба от НАСА планируют получить данные с HD 106906 b, чтобы детально изучить планету. "Один вопрос, который вы можете задать: имеет ли планета собственную систему из мусора вокруг себя, и захватывает ли она материал каждый раз, когда приближается к звездам-хозяевам? И вы сможете измерить это с помощью тепловых инфракрасных данных от Уэбба", - сказал Де Роза. "Кроме того, с точки зрения помощи в понимании орбиты, я думаю, Уэбб был бы полезным для подтверждения нашего результата".

Поскольку Уэбб чувствителен к меньшим, с массой Сатурна планетам, он может обнаружить другие экзопланеты, выброшенные из этой и других внутренних планетных систем. "С помощью Уэбба мы сможем начать поиск планет, которые и постарше, и несколько тусклее", - пояснил Нгуен. Уникальная чувствительность и возможности Уэбба по визуализации откроют новые возможности для выявления и изучения этих нешаблонных планет и систем.

Результаты работы ученых опубликованы в издании "The Astronomical Journal" от 10 декабря 2020 года.

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Экзопланеты