4085
Астрономи зафіксували унікальну екзопланету, яка повністю ламає звичні уявлення про порядок у планетних системах. За даними дослідження, опублікованого в журналі Astronomy & Astrophysics і описаного на сайті Universe Today, планета GJ 3090 b обертається навколо свого червоного карлика у протилежному напрямку до обертання зорі. Це перший відомий випадок ретроградної орбіти в системі з червоним карликом.
GJ 3090 b належить до класу “субнептунів”. Її радіус приблизно у 2,2 раза більший за земний, а маса — у 4,5 раза більша. Вона робить один оберт навколо відносно холодного й тьмяного червоного карлика за приблизно 2,9 доби. Система розташована на відстані близько 73 світлових років у південному сузір’ї Фенікса.
Як виявили «зворотну» орбіту
Команда під керівництвом аспіранта Янна Картере (Yann Carteret) з Женевського університету спостерігала систему за допомогою 3,6-метрового телескопа Європейської південної обсерваторії в Чилі. Дослідники кілька разів відстежували проходження планети по диску зорі — так звані транзити — щоб уточнити параметри її орбіти.
Ключовим інструментом став ефект Россітера — Маклафліна. Унаслідок обертання зорі її півкуля, що рухається назустріч спостерігачу, виглядає трохи синіше (через синє зміщення спектра), а протилежна — трохи червоніше (через червоне зміщення. Коли планета проходить перед зорею, вона по черзі закриває то «синю», то «червону» частину диска, і це змінює видимий спектр зорі, що можна точно виміряти спектрографом.
У «звичайній» системі, подібній до нашої, планета спершу закрила б синю півкулю, роблячи зорю тимчасово червонішою, а потім червону, через що зоря виглядала б трохи синішою. Але під час п’яти окремих транзитів GJ 3090 b астрономи спостерігали протилежну картину: спочатку блокувалася «червона» половина, а вже потім — «синя».
Це означає, що планета рухається ретроградно — у напрямку, протилежному обертанню зорі. Розрахунки показали, що кут між орбітою планети й віссю обертання зорі (орбітальна обліктність) становить близько 136°. Для порівняння, у планет Сонячної системи це відхилення не перевищує приблизно 7°. Будь-яке значення понад 90° свідчить про ретроградний рух.
Чому це проблема для теорій формування планет
Ретроградні орбіти екзопланет уже відомі, але раніше їх зазвичай пов’язували з пізніми гравітаційними «драмами» після формування системи. Такі ефекти могли спричинити масивні далекі планети або зорі-компаньйони, які своїм тяжінням «скручували» орбіти менших тіл.
У випадку GJ 3090 b таких очевидних «винуватців» не знайшли. У системі є ще одна планета, і дослідники підозрюють, що вона також може мати ретроградну орбіту, але прямих доказів поки замало. Водночас її маси недостатньо, щоб пояснити сильне переорієнтування орбіти GJ 3090 b класичними динамічними моделями.
Через відсутність масивного компаньйона стандартні сценарії еволюції орбіти фактично «вилітають у вікно». Це змушує астрономів шукати альтернативні пояснення й переглядати деталі того, як саме можуть формуватися планетні системи довкола червоних карликів.
Гіпотеза «перевернутого» протопланетного диска
Автори роботи пропонують можливий сценарій, який вони називають «первинним переворотом диска». Після народження зорі її початковий протопланетний диск із газу та пилу поступово розсіюється. Але з навколишнього міжзоряного середовища може надходити свіжа порція речовини.
За цією гіпотезою частина нового газу й пилу могла впасти на зорю, а частина — сформувати другий протопланетний диск. Якщо потік матеріалу потрапив під значним кутом до вже існуючого обертання системи, він міг зберегти власний, протилежно спрямований момент імпульсу. У такому «перевернутому» диску й могла народитися GJ 3090 b.
Певні непрямі свідчення на користь тривалого існування дисків навколо молодих зір уже є. Астрономи спостерігали так звані «диски Пітера Пена» — структури з газу й пилу, які зберігаються на десятки мільйонів років довше, ніж прогнозують стандартні моделі еволюції зір. GJ 3090 b може бути прикладом того, що стається, коли подібний «диск Пітера Пена» нарешті починає формувати планети.
Однак це поки що лише приваблива гіпотеза. Щоб її перевірити, потрібні додаткові спостереження як цієї системи, так і інших планет навколо червоних карликів.
Технічний прорив і подальші перспективи
Окрім наукової інтриги, робота команди Картере є ще й важливим технічним досягненням. GJ 3090 b стала найменшою екзопланетою навколо червоного карлика, для якої вдалося виміряти орбітальну обліктність за допомогою ефекту Россітера — Маклафліна.
Методи й інструменти, розроблені для цього дослідження, тепер можна застосовувати до інших багатопланетних систем із червоними карликами. Автори очікують, що з часом удасться виявити ще більше планет із незвичайними, зокрема ретроградними, орбітами. Це допоможе з’ясувати, наскільки поширені «бунтівні» світи на кшталт GJ 3090 b та які процеси справді формують архітектуру планетних систем.
Більше про техніку пошуку та дослідження екзопланет, зокрема з ретроградними орбітами, можна дізнатися з відео за посиланням: .
Астрономи знайшли субнептун із повністю зворотньою орбітою з’явилася спочатку на Цікавості.
