Безумно горячая «адская планета» была обречена на роковое влечение

Экзопланета, расположенная так близко к своей родительской звезде, что ее поверхность, вероятно, представляет собой океан магмы, только что стала темой исследования, которое может показать, как возникают эти экстремальные миры.

Рассматриваемая «адская планета». называется 55 Cancri e (он же Янссен), и новый анализ его орбиты и орбит других экзопланет, вращающихся вокруг звезды, показывает, что Янссен, скорее всего, сформировалась намного дальше от звезды, медленно двигаясь к ней с течением времени и плавясь в процессе. .

«Мы узнали, как эта многопланетная система — одна из систем с наибольшим количеством обнаруженных нами планет — достигла нынешнего состояния», — говорит астрофизик Лили Чжао из Института Флэтайрон. в Нью-Йорке.

У всех планетарных систем есть свои особенности, но у системы Коперника, расположенной примерно в 41 световом году от нас (практически по соседству), есть свои особенности. Помимо Янссен, вокруг звезды вращаются еще пять экзопланет: Галилео, Браге, Харриот и Липперхей, и все они дальше от Коперника, чем их странный собрат. Коперник (оранжевый карлик чуть меньше Солнца) примерно раз в 18 часов. Это в 1,85 раза больше радиуса Земли и примерно в 8 раз больше ее массы. Это означает, что она немного плотнее Земли и могла бы быть довольно обычной каменистой суперземлей на большем расстоянии от своей звезды.

Но это не так. Это определенно не так.

Температура на стороне, обращенной к звезде, в среднем составляет 2573 Кельвина (2300 градусов по Цельсию, или 4172 градуса по Фаренгейту), а на ночной стороне, обращенной в сторону, на 950 Кельвинов ниже. Это безумно горячо и абсолютно выше, чем расплавленная магма.

Что такое Янссен внутри, можно только догадываться, но исследования показывают, что его внутренняя структура очень отличается от каменистых миров в нашей Солнечной системе.

Мы очень ограничены в том, какую информацию мы можем собрать об экзопланетах, даже таких близких, как система Коперника, поэтому, чтобы выяснить, как Янссен добилась этого, Чжао и ее команда приступили к измерениям орбит пяти экзопланет вокруг звезды.

Мы уже знали, что орбита Янссена отличается от орбиты остальных четырех. Это потому, что есть два основных способа обнаружения экзопланет на основе их влияния на родительскую звезду.

Первый — это транзит, когда экзопланета проходит между нами и звездой, слегка приглушая свой свет. Регулярный провал в звездном свете, вероятно, означает, что экзопланета находится на орбите.

Второе — это радиальная скорость. Это связано с гравитацией. Каждая планета, вращающаяся вокруг звезды, оказывает гравитационное притяжение. Гравитация, конечно, не такая сильная, как у звезды, но она заставляет звезду слегка «раскачиваться» на месте.

Это видно по изменению длины волны света от звезды. : немного растягивается, когда звезда удаляется от нас (красное смещение), и сжимается, когда звезда движется к нам (синее смещение).

Все пять экзопланет Коперника были обнаружены по лучевой скорости, но последующие наблюдения подтвердили, что Янссен и Галилей — единственные проходящие мимо планеты.

Это означает, что возможно, что эти двое не находятся в той же орбитальной плоскости, что и Браге, Харриот и Липперхей, и транзит Галилея настолько тангенциален, что астрономы не смогли измерить его радиус и температуру. поэтому он также не совпадает с плоскостью орбиты Янссен.

Исследователи извлекли больше информации об орбите Янссен. Когда звезда вращается, свет со стороны, которая вращается к нам, слегка сжимается, а свет со стороны, которая вращается в сторону, слегка растягивается. Используя новый мощный прибор, спектрометр EXtreme PREcision (EXPRES) в обсерватории Лоуэлла в Аризоне, команда смогла увидеть движение Янссена по звезде, от синей стороны к красной, отслеживая ее путь с высокой точностью.

Это показало, что экзопланета движется по экватору звезды. Предыдущие исследования показали, что двойной компаньон Коперника, маленький красный карлик, вероятно, возмутил систему, втянув экзопланеты в орбитальную плоскость, сильно наклоненную от оси вращения звезды.

Чжао и ее коллеги считают, что взаимодействие между экзопланеты, возможно, подтолкнули Янссен к затухающей орбите вокруг звезды, падая все ближе и ближе. Поскольку Коперник вращается, он слегка сплющивается, создавая небольшую выпуклость вокруг экватора, где гравитационное поле сильнее. Экзопланета, естественно, была втянута в этот регион.

Возможно, Галилео делает то же самое на короткой 14,7-дневной орбите, хотя для выяснения этого потребуется дальнейший анализ. (У Браге период обращения составляет 44,4 дня, у Харриота — 260 дней, а у Липперхея — 5574 дня.)

Работа демонстрирует способ изучения истории экзопланет на очень близких орбитах с их звездами.

Особый интерес представляют экзопланеты, называемые горячими юпитерами: газовые гиганты с орбитами менее суток. Эти миры представляют собой интересную загадку, поскольку они находятся слишком близко к своим звездам, чтобы на них могла образоваться плотная атмосфера. Внутренняя миграция — это один из способов, с помощью которого эти палящие экзопланеты могут так близко подойти к звезде.

Эта работа предполагает, что эта модель может быть верной.

«Выравнивание спин-орбиты из [Янссена] поддерживает динамически мягкие теории миграции для планет с ультракоротким периодом, — пишут исследователи, — а именно, приливную диссипацию из-за взаимодействий планеты с малым эксцентриситетом и/или планетарных приливов».

The исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.