Из пресс-релиза телескопа Subaru и Национальной астрономической обсерватории Японии:
Исследовательская группа во главе с астрономами из Токийского университета и Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) обнаружила, что наклонные орбиты могут быть типичными, а не редкими для экзопланетных систем - тех, которые находятся за пределами нашей солнечной системы. Их измерения углов между осями вращения звезды (ось вращения звезды) и орбитой планеты (орбитальная ось планеты) экзопланет HAT-P-11b и XO-4b показывают, что орбиты этих экзопланет сильно наклонены. Впервые ученые измерили угол для такой маленькой планеты, как HAT-P-11 b. Новые результаты дают важные наблюдательные показатели для проверки различных теоретических моделей эволюции орбит планетных систем.
С момента открытия первой экзопланеты в 1995 году ученые определили более 500 экзопланет, планет за пределами нашей солнечной системы, почти все из которых являются планетами-гигантами. Большинство этих гигантских экзопланет близко вращаются вокруг своих принимающих звезд, в отличие от гигантских планет нашей солнечной системы, таких как Юпитер, которые вращаются вокруг Солнца на расстоянии. Принятые теории предполагают, что эти гигантские планеты первоначально сформировались из обильных формирующих планету материалов вдали от принимающих их звезд, а затем мигрировали в их нынешние близкие местоположения. Различные миграционные процессы были предложены для объяснения близких гигантских экзопланет.
Модели взаимодействия диска с планетой фокусируются на взаимодействиях между планетой и ее протопланетным диском, диском, из которого она первоначально сформировалась. Иногда эти взаимодействия между протопланетным диском и формирующейся планетой приводят к силам, которые заставляют планету падать к центральной звезде. Эта модель предсказывает, что ось вращения звезды и орбитальная ось планеты будут выровнены друг с другом.
Модели миграции между планетами и планетами фокусировались на взаимном рассеянии среди планет-гигантов. Миграция может происходить из-за рассеяния планет, когда множество планет рассеивается во время создания двух или более планет-гигантов в протопланетном диске. В то время как некоторые из планет рассеиваются из системы, самая внутренняя может установить конечную орбиту очень близко к центральной звезде. Другой сценарий взаимодействия планеты с планетой, миграция Козаи, постулирует, что долгосрочное гравитационное взаимодействие между внутренней гигантской планетой и другим небесным объектом, таким как звезда-компаньон или внешняя гигантская планета, со временем может изменить орбиту планеты, приблизив внутреннюю планету ближе. до центральной звезды. Миграционные взаимодействия между планетами и планетами, включая рассеяние планет и планет и миграцию Козая, могут создать наклонную орбиту между планетой и звездной осью.
В целом, наклон орбитальных осей близких планет относительно спиновых осей звезд-хозяев становится очень важной наблюдательной основой для поддержки или опровержения моделей миграции, на которых строятся теории эволюционной орбиты. Исследовательская группа во главе с астрономами из Токийского университета и NAOJ сосредоточила свои наблюдения на телескопе Subaru на изучении этих наклонностей для двух систем, о которых известно, что они имеют планеты: HAT-P-11 и XO-4. Группа измерила эффект систем Росситера-Маклафлина (далее - РМ) и нашла доказательства того, что их орбитальные оси наклонены относительно осей вращения их звезд-хозяев.
Эффект РМ относится к очевидным неравномерностям в радиальной скорости или скорости небесного объекта в зоне прямой видимости наблюдателя во время планетарных транзитов. В отличие от спектральных линий, которые обычно симметричны по показателям радиальной скорости, линии с эффектом RM отклоняются в асимметричный рисунок (см. Рисунок 1). Такое очевидное изменение радиальной скорости во время транзита показывает проецируемый небом угол между осью вращения звезды и орбитальной осью планеты. Subaru Telescope участвовал в предыдущих открытиях эффекта РМ, которые ученые исследовали для примерно тридцати пяти экзопланетных систем.
В январе 2010 года исследовательская группа под руководством астрономов нынешней команды из Токийского университета и Национальной астрономической обсерватории Японии использовала телескоп Subaru для наблюдения за планетарной системой XO-4, которая находится на расстоянии 960 световых лет от Земли в регионе Рысь. , Планета системы примерно в 1,3 раза массивнее Юпитера и имеет круговую орбиту 4,13 дня. Их обнаружение эффекта РМ показало, что орбитальная ось планеты XO-4 b наклоняется к оси вращения звезды-хозяина. Пока только телескоп Subaru измерил эффект RM для этой системы.
В мае и июле 2010 года нынешняя исследовательская группа провела целевые наблюдения экзопланетной системы HAT-P-11, которая находится на расстоянии 130 световых лет от Земли в направлении созвездия Лебедя. Планета размером с Нептун HAT-P-11 b вращается вокруг своей звезды-хозяина по некруглой (эксцентричной) орбите 4,89 дня и является одной из самых маленьких экзопланет, когда-либо обнаруженных. До этого исследования ученые обнаружили эффект РМ только для планет-гигантов. Обнаружение эффекта РМ для планет меньшего размера является сложной задачей, поскольку сигнал эффекта РМ пропорционален размеру планеты; чем меньше транзитная планета, тем слабее сигнал.
Команда воспользовалась огромной силой сбора света зеркала телескопа Subaru с диагональю 8,2 м, а также точностью своего высокодисперсного спектрографа. Их наблюдения не только привели к первому обнаружению эффекта РМ для меньшей экзопланеты размером с Нептун, но также предоставили доказательства того, что орбитальная ось планеты наклоняется к оси вращения звезды примерно на 103 градуса в небе. Исследовательская группа в США использовала телескоп Кека и провела независимые наблюдения за эффектом РМ той же системы в мае и августе 2010 г .; их результаты были аналогичны результатам наблюдений группы Токийского университета / NAOJ за май и июль 2010 года.
Наблюдения текущей команды за эффектом РМ для планетных систем HAT-P-11 и XO-4 показали, что у них есть планетарные орбиты, сильно наклоненные к осям вращения их принимающих звезд. Последние результаты наблюдений об этих системах, в том числе полученные независимо от результатов, представленных здесь, позволяют предположить, что такие высоко наклонные планетарные орбиты могут обычно существовать во Вселенной. Сценарий миграции с планеты на планету, вызванный рассеянием планеты с планетой или миграцией Козаи, а не сценарий с планетой и диском, может объяснить их миграцию в нынешние места.
Однако измерения эффекта RM для отдельных систем не могут сделать решающего различия между сценариями миграции. Статистический анализ может помочь ученым определить, какой процесс миграции ответственен за сильно наклоненные орбиты планет-гигантов. Поскольку разные модели миграции предсказывают разные распределения угла между звездной осью и планетарной орбитой, разработка большой выборки эффекта RM позволяет ученым поддержать наиболее вероятный процесс миграции. Включение в выборку измерений эффекта РМ для такой маленькой планеты, как HAT-P-11b, сыграет важную роль в обсуждении сценариев миграции планет.
Многие исследовательские группы планируют проводить наблюдения за эффектом РМ с помощью телескопов по всему миру. Нынешняя команда и Subaru Telescope будут играть важную роль в предстоящих исследованиях. Постоянные наблюдения за транзитными экзопланетными системами будут способствовать пониманию истории формирования и миграции планетных систем в ближайшем будущем.
