Екзопланета розташована настільки близько до своєї зорі, що її поверхня, скоріше всього, являє собою океан магми. Цей приклад може показати, як виникають такі екстремальні світи.
Екзопланета 55 Cancri e, вона ж Янссен, в уявленні художника. Credit: M. Kornmesser/ESA/Hubble
"Планета-пекло" має назву 55 Cancri e (вона ж Янссен), і новий аналіз її орбіти та орбіт інших екзопланет, які обертаються навколо зірки, показує, що Янссен, найімовірніше, сформувалася набагато далі від зірки, повільно наближаючись до неї з часом, разом з тим розплавляючись.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature Astronomy.
"Ми дізналися про те, як ця багатопланетна система - одна із систем з найбільшою кількістю планет, які ми знайшли, - досягла свого нинішнього стану", - каже астрофізик Лілі Чжао з Інституту Флетайрон, Нью-Йорк.
Усі планетні системи мають свої примхливості, але система зірки Коперника, розташована на відстані близько 41 світлового року від нас (практично поруч), має свої власні примхливості. Крім Янссена, навколо зірки обертаються екзопланети: Галілея, Браге, Херріота та Ліпперхея. Всі вони перебувають на більшій відстані від Коперника, ніж їхні дивні брат і сестра.
По найближчій орбіті до своєї зірки (помаранчевий карлик трохи менший за Сонце), Янссен обертається приблизно раз на 18 годин. Має радіус у 1,85 раза більший за радіус Землі та приблизно у 8 разів більший за її масу. Це означає, що вона трохи щільніша за Землю й могла б бути цілком звичайною кам'янистою суперземлею на більшій відстані від своєї зірки. Але це не так.
Температура на стороні, зверненій до зірки, у середньому становить 2 573 Кельвіни (2 300 градусів Цельсія), а на нічному боці, зверненому у протилежний бік, на 950 Кельвінів нижче. Це дуже гаряче й абсолютно вище, ніж розплавлена магма.
Що являє собою Янссен зсередини, поки не відомо, але дослідження показують, що його внутрішня структура дуже не схожа на кам'янисті світи у нашій Сонячній системі.
Ми дуже обмежені в інформації, яку можемо зібрати про екзопланети, навіть такі близькі, як система Коперника. Тому, щоб з'ясувати, як Янссен став таким, Чжао та її команда розпочали вимірювання орбіт п'яти екзопланет навколо зірки.
Вже було відомо, що орбіта Янссена відрізняється від чотирьох інших. Це пов'язано з тим, що існує два основних способи виявлення екзопланет, що ґрунтуються на їхньому впливі на зірку-господаря.
Перший метод - транзитний, коли екзопланета проходить між нами й своє зіркою, злегка приглушуючи її світло. Регулярні провалення у світлі зірки, скоріше всього, означають наявність орбітальної екзопланети.
Другий показник - радіальна швидкість. Це пов'язано з гравітацією. Кожна планета, що обертається навколо зірки, чинить на зірку гравітаційне тяжіння. Звичайно, гравітація не така сильна, як у зірки, але вона змушує зірку злегка "хитатися". Це проявляється у зміні довжини хвилі світла від зірки: трохи розтягується у міру віддалення від нас (червоний зсув) і стискається у міру руху зірки до нас (блакитний зсув).
Усі п'ять екзопланет Коперника були виявлені за радіальною швидкістю, але подальші спостереження підтвердили, що тільки Янссен і Галілео видимі як транзитні.
Це означає, що можливо вони обидві не перебувають в одній орбітальній площині з Браге, Херріотом і Ліпперхеєм, а транзит Галілея настільки тангенціальний, що астрономи не змогли виміряти його радіус і температуру, тож він також не розділяє орбітальну площину Янссена.
Дослідники здобули більше інформації про орбіту Янссена. Під час обертання зірки, світло з боку, що обертається до нас, трохи стискається, а світло з боку, що обертається від нас, трохи розтягується. Використовуючи новий потужний інструмент, спектрометр EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) в обсерваторії Лоуелла в Аризоні, команда змогла побачити рух Янссена по зірці, від синього боку до червоного, простеживши його шлях з високою точністю.
Це показало, що екзопланета проходить шлях навколо екватора зірки. Попередні дослідження показали, що бінарний компаньйон Коперника, невеликий червоний карлик, імовірно, збурює систему, втягуючи екзопланети в орбітальну площину, сильно нахилену від осі обертання зірки.
Чжао та її колеги вважають, що взаємодія між екзопланетами могла підштовхнути Янссена до загасальної орбіти навколо зірки, що падає все ближче і ближче. Оскільки Коперник обертається, він трохи сплющується, створюючи невелику опуклість у районі екватора, де гравітаційне поле сильніше. Екзопланета, природно, була притягнута до цієї області.
Можливо, що Галілей робить те ж саме на короткій 14,7-денній орбіті, хоча для з'ясування цього потрібен подальший аналіз. Для довідки: Орбіта Браге становить 44,4 дня, Херріота - 260 днів, а Ліпперхея - 5574 дні.
Ця робота демонструє спосіб вивчення історії екзопланет на дуже близьких орбітах до своїх зірок.
Особливий інтерес представляють екзопланети, звані гарячими юпітерами: газові гіганти з орбітами менше доби. Ці світи являють собою цікаву загадку, оскільки вони розташовані занадто близько до своїх зірок, щоб на них могла сформуватися товста атмосфера. Внутрішня міграція - один зі способів, за допомогою якого ці пекучі екзопланети можуть опинитися так близько до зірки.
Ця робота припускає, що така модель може бути точною.
"Спін-орбітальне вирівнювання [Янссена] сприяє динамічно м'яким теоріям міграції для ультракороткоперіодичних планет", - пишуть дослідники, - "а саме приливній дисипації через низькоексцентричну взаємодію планета-планета та/або припливи під час нахилу планети".
Коментарі
Дописати коментар