Телескоп «Хаббл» обнаружил экзопланету с весьма необычной орбитой
Десятого декабря в издании The Astronomical Journal было опубликовано любопытное открытие. Мэйджи Нгуен и Пол Калас из Калифорнийского университета в Бёркли совместно с Робертом Де Роза из Европейской южной обсерватории в Чили смогли пронаблюдать движение крупной планеты-гиганта у двойной звезды. Благодаря полученным данным астрономам удалось вычислить орбиту планеты: тут-то их и поджидал сюрприз. Но обо всём по порядку.
Речь идёт о системе двойной звезды HD 106906. Её возраст составляет всего 15 миллионов лет и она находится на расстоянии в 336 световых лет от Солнца. Оба её компонента представляют собой светила спектрального класса F5V.
В 2013 году при помощи двух 6,5-метровых Магеллановых телескопов чилийской Обсерватории Лас-Кампанас у HD 106906 удалось открыть огромную планету, которая получила обозначение HD 106906 b. Судя по полученным данным, она представляет собой газовый гигант в 11 раз массивнее Юпитера, который вращается на расстоянии примерно в 737 а.е. от своих материнских звёзд (1 астрономическая единица (а.е.) равняется среднему расстоянию от Земли до Солнца). Ничего более конкретного об орбите планеты на тот момент астрономы сказать не могли.
Именно здесь в дело вступил знаменитый космический телескоп “Хаббл”. В течение 14 лет он делал дальнейшие снимки, собирая данные о движении планеты даже тогда, когда она ещё не была открыта. Нгуен и его команда проанализировали эту информацию при помощи астрометрического каталога телескопа Gaia. Рассчитать траекторию движения гиганта с периодом обращения в 15 тысяч лет на основе данных всего за 14 лет – задачка не из простых. Планета двигается очень медленно. И немудрено: сказывается слабое гравитационное влияние материнских звёзд.
На снимок, сделанный космическим телескопом “Хаббл”, пунктирной линией нанесена вероятная орбита гигантской планеты HD 106906 b. Её масса в 11 раз больше массы Юпитера. Планета очень сильно удалена от своих материнских звёзд и находится за пределами местного аналога пояса Койпера. Credits: NASA, ESA, M. Nguyen (University of California, Berkeley), R. De Rosa (European Southern Observatory), and P. Kalas (University of California, Berkeley and SETI Institute)
Результаты выдались довольно неординарными. Оказалось, что планета движется по довольно вытянутой и сильно смещённой относительно двух светил орбите. По расчётам учёных, гигант никогда не подходит к своим звёздам ближе, чем на 510 а.е.
Причём траектория движения планеты в основном проходит за пределами газопылевого диска системы и наклонена по отношению к нему примерно на 40 градусов. Прямое изображение диска, кстати говоря, было получено в 2015 году с помощью инструмента SPHERE, установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) в Чили. Этот диск чем-то напоминает пояс Койпера в Солнечной системе, но имеет очень асимметричную форму.
Именно необычная форма диска, в котором вещество распределено очень неравномерно, подтолкнула Пола Каласа и Роберта Де Роза к идее, что обнаруженная в 2013 году планета-гигант движется по необычной траектории. Они провели моделирование с известными на тот момент параметрами системы HD 106906, которое показало, что странное движение планеты-гиганта действительно могло оказать влияние на форму газопылевого диска. Роберт Де Роза отметил, что поиск причин возникновения столь необычной конфигурации диска в системе HD 106906 схож с расследованием автокатастрофы:
Это как прибыть на место автомобильной аварии и попытаться восстановить ход событий. Что же произошло? Проходящая близ системы звезда оказала гравитационное влияние на планету, которая затем передала его в диск? Может эта звезда оказала влияния сразу на всю систему? Или всё дело в поведении двух светил, вращающихся друг вокруг друга в центре? Это настоящий астрономический детектив: мы собираем необходимые доказательства и пытаемся найти правдоподобные объяснения тому, что произошло.
Так что же произошло?
Лучшее объяснение наблюдаемому явлению состоит в том, что HD 106906 b сформировалась гораздо ближе к своим звёздам, на расстоянии примерно в 3 а.е. Но процессы внутри газопылевого облака вокруг молодых звёзд вынудили планету подойти ближе к светилам. Пара оказала сильное гравитационное влияние на гиганта и выбросила его на очень вытянутую орбиту, практически выкинув из системы. А случайно проходящая мимо звезда стабилизировала орбиту планеты, придав ей те характеристики, которые она имеет сейчас.
На изображении показан вероятный сценарий того, как HD 106906 b оказалась на своей необычной орбите.
1) Планета сформировалась намного ближе к своим светилам, внутри околозвёздного диска из газа и пыли. Она постепенно двигалась внутрь системы.
2) Гравитационное влияние материнских звёзд оказалось столь сильным, что при приближении к ним планета была практически выброшена из системы.
3) Случайно проходящая мимо звезда стабилизировала орбиту HD 106906 b и не позволила планете покинуть свою систему.
Cresits: NASA, ESA, and L. Hustak (STScI)
Причём тут Девятая планета?
Исследователи полагают, что характеристики орбиты HD 106906 b могут стать ключом к обнаружению одного загадочного объекта в нашей собственной системе. Того, который широко известен как Девятая планета. Вот что говорит ведущий автор исследования Мэйджи Нгуен:
Обнаруженная у двойной звезды HD 106906 планета очень удалена от своих светил и находится на довольно вытянутой и смещённой относительно центра системы орбите, которая напоминает ту, что прогнозируют для Девятой планеты Солнечной системы. В связи с этим возникают вопросы о формировании и эволюции подобных планет, а также причинах, по которым эти тела оказались на столь странных орбитах.
Планета HD 106906 b в представлении художника. Credits: NASA, ESA, and M. Kornmesser (ESA/Hubble)
Сделанное телескопом “Хаббл” открытие действительно показывает, что существование подобных планет возможно. Гипотетическая Девятая планета может быть очень похожа на HD 106906 b. Она могла образоваться на ранних этапах развития Солнечной системы во внутренней её части и позднее быть выброшенной на окраину нашим гигантом – Юпитером – далеко за пределы Плутона. А случайно проходящая мимо звезда могла также стабилизировать орбиту планеты, придав ей необычные характеристики.
На сегодняшний день астрономы имеют лишь косвенные доказательства существования Девятой планеты. Они обнаружили скопление небольших небесных тел за Нептуном, которые движутся по необычным относительно остальных объектов Солнечной системы орбитам. Некоторые астрономы утверждают, что подобная конфигурация орбит может быть объяснена лишь наличием довольно крупной невидимой планеты. У этой теории есть альтернатива, которая заключается в том, что причина необычных характеристик орбит некоторых транснептуновых объектов состоит в гравитационном влиянии множества тел гораздо меньших размеров. Некоторые полагают, что никакой Девятой планеты не существует вовсе, а необычная конфигурация орбит объектов в занептунье является просто статистической аномалией. Так или иначе, вопрос остаётся открытым. А астрономы надеются, что с запуском космического телескопа имени Джеймса Уэбба им удастся получить больше информации как о HD 106906, так и о других подобных системах.
По материалам NASA
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020...
Ссылка на препринт научной работы
https://arxiv.org/abs/2012.04712