Экзопланета, пойманная на "шпилечном повороте", сигнализирует о том, как формируются горячие юпитеры

Астрономы открыли планету, которая имеет наиболее вытянутую орбиту среди всех найденных транзитных планет. Также она движется по орбите в направлении, обратном направлению вращения звезды вокруг своей оси, что позволяет понять, как формируются, стабилизируются и эволюционируют массивные газовые планеты, известные как горячие юпитеры.

Об открытии рассказывают в Университете штата Пенсильвания, передают OstanniPodii.com. Соответствующее исследование было опубликовано 17 июля в журнале Nature.

"Мы поймали эту массивную планету, которая делала резкий, шпилечный поворот во время ее близкого прохождения к своей звезде", - рассказывает Суврат Махадеван, профессор астрономии в Пенсильванском университете и соавтор исследования. "Такие очень эксцентричные транзитные планеты невероятно редки -- и это действительно удивительно, что мы смогли открыть самую эксцентричную из них".

Махадеван объяснил, что термин "эксцентричный" относится к форме орбиты планеты, которая измеряется по шкале от нуля до единицы, где ноль -- идеально круглая орбита. Эта экзопланета, названная TIC 241249530 b, имеет эксцентриситет орбиты 0,94, что делает её более эксцентричной, чем орбита любой другой транзитной экзопланеты, когда-либо найденной.

Для сравнения, высоко эллиптическая орбита Плутона вокруг Солнца имеет эксцентриситет 0,25; эксцентриситет Земли -- 0,02. Такая экстремальная орбита, как объяснил Махадеван, должна привести к тому, что температура на планете будет колебаться от летнего дня в самой отдаленной точке орбиты до обжигающе-горячей на ближайшем расстоянии.

В дополнение к необычному характеру орбиты экзопланеты, команда также обнаружила, что она проходит орбиту задом наперед, то есть в направлении, противоположном вращению своей звезды-хозяйки. Этого астрономы не наблюдают ни у большинства других экзопланет, ни в нашей собственной Солнечной системе, и это помогает команде в интерпретации истории формирования экзопланеты.

"Хотя мы не можем перемотать назад и наблюдать за процессом миграции планет в реальном времени, эта экзопланета служит своеобразным снимком процесса миграции", - говорит Арвинд Гупта, научный сотрудник Национальной научно-исследовательской лаборатории оптической инфракрасной астрономии (NOIRLab) и ведущий автор работы. "Трудно найти такие планеты, как эта, и мы надеемся, что она поможет нам разгадать историю формирования горячих юпитеров".

В настоящее время известно более 5600 подтвержденных экзопланет в чуть более чем 4000 звездных системах. Из них примерно 300-500 экзопланет относятся к интересному классу, известному как горячие юпитеры -- большие, похожие на наш Юпитер экзопланеты, которые вращаются очень близко к своей звезде, гораздо ближе, чем Меркурий к Солнцу.

Как горячие юпитеры оказываются на таких близких орбитах -- загадка, но астрономы подозревают, что они начинают движение на орбитах, далеких от своей звезды, а затем со временем мигрируют внутрь. Ранние стадии этого процесса редко наблюдались, но благодаря новому анализу экзопланеты с необычной орбитой астрономы стали на шаг ближе к разгадке тайны горячих юпитеров.

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

"Астрономы ищут экзопланеты, которые, вероятно, являются предшественниками горячих юпитеров или промежуточными продуктами миграционного процесса, уже более двух десятилетий, поэтому я был очень удивлен -- и рад, что нашел одну из них", - сказал Гупта.

Открытие и определение характеристик экзопланеты стало возможным благодаря трем инструментам, созданным в Пенсильванском университете: спектрографу NEID ("Исследование экзопланет с помощью допплеровской спектроскопии в рамках исследовательской программы NASA/NSF по наблюдениям за экзопланетами"), спектрографу NPF ("Поиск планет в жизнепригодной зоне") и фотометрическому диффузору. Все три инструмента позволяют исследователям наблюдать и анализировать свет, излучаемый экзопланетой.

Впервые исследователи нашли планету с помощью TESS ("Спутник обзора транзитов экзопланет") НАСА в январе 2020 года, который обнаружил провал в яркости звезды, соответствующий прохождению одной планеты размером с Юпитер перед звездой.

Чтобы подтвердить природу этих колебаний и исключить другие возможные причины, команда астрономов использовала инструменты на 3,5-метровом телескопе WIYN.

Сначала команда использовала спекл-интерферометр NESSI в методике, которая помогает "заморозить" атмосферное мерцание, что показало, что поблизости нет посторонних звезд, которые могли бы запутать измерения TESS. Затем, используя спектрографы HPF и NEID, команда наблюдала, как спектр звезды TIC 241249530, или длины волн излучаемого ею света, смещается под влиянием экзопланеты, вращающейся вокруг неё.

Детальный анализ того, как меняется скорость звезды в течение шестимесячного орбитального периода планеты, подтвердил, что экзопланета примерно в пять раз массивнее Юпитера, и что она движется по чрезвычайно эксцентричной траектории.

"Это самая эксцентричная транзитная планета из всех известных, и она окажется такой же важной, как и предыдущий рекордсмен, HD80606b, которая также имеет причудливую орбиту, сильно смещенную со спином своей материнской звезды", - сказал Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики Пенсильванского университета, который руководил проектом, когда Гупта был докторантом в университете.

"Эти две очень эксцентричные планеты были "пойманы на горячем" в процессе эволюции к статусу горячего юпитера. Как и HD80606b, эта планета во много раз превышает массу Юпитера, что свидетельствует о том, что этот канал формирования горячих юпитеров может быть доступным только для самых массивных планет".

Вместе эти два примера подтверждают идею о том, что газовые гиганты с большей массой эволюционируют в горячие юпитеры, мигрируя с высоко эксцентричных орбит на более плотные, круговые орбиты.

"Мы особенно заинтересованы в том, что мы можем узнать о динамике атмосферы этой планеты после того, как она сделает один из своих жгуче близких проходов к своей звезде", - говорит Райт. "Такие телескопы, как космический телескоп Джеймса Уэбба, имеют достаточную чувствительность, чтобы исследовать изменения в атмосфере этой новооткрытой экзопланеты во время ее быстрого нагрева, поэтому команде предстоит еще многое узнать об этой экзопланете".

• Экзопланеты