Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Один из таких примеров — звезда HD 80606, устроившаяся в районе «передней лапы» в созвездии Большая Медведица. Эта солнцеподобная звезда находится на расстоянии 190 световых лет от нас. Вокруг нее обращается одинокая планета с массой около четырех масс Юпитера и эллиптической орбитой, степень вытянутости которой кажется неправдоподобной. Эксцентриситет орбиты HD 80606 b составляет 0,93 — почти как у кометы Галлея. Уникальность ее не только в том, что для формирования такой орбиты одного толчка точно недостаточно, но и в том, что в ходе наблюдений не удалось обнаружить ни одной другой планеты, от которой бы такой толчок мог исходить. Траектория HD 80606 b настолько вытянута, что в ближайшей к звезде точке расстояние между двумя телами составляет каких-то 0,03 а.е., то есть равно 3% расстояния между Землей и Солнцем и всего лишь в четыре раза превышает размер самой планеты. В самой удаленной точке орбиты расстояние до планеты приближается к расстоянию от Солнца до Земли, достигая 0,88 а.е. Однако даже здесь температура слишком высока для беспрепятственного формирования газового гиганта. Чтобы совершить полный оборот по своей эллиптической петле, HD 80606 b требуется не более трети земного года.

Согласно второму закону Кеплера о движении планет, прямая, проходящая от звезды к планете, всегда описывает равные площади за равные промежутки времени. Для наглядности можно представить себе эту прямую в виде снегоочистителя, для которого установлена суточная квота на уборку снега. При сильно эллиптической орбите прямая между планетой и звездой сжимается, когда планета проходит вблизи звезды. Значит, чтобы убрать столько снега, сколько полагается в рамках квоты, снегоочистителю придется двигаться намного быстрее в течение соответствующих суток. Следуя этой аналогии, ближе к звезде планета движется быстрее, чем вдали от нее.

В результате действия второго закона Кеплера лето на HD 80606 b длится один день, в течение которого выгорает все, что только есть на поверхности этой планеты.

Бóльшую часть своего 111-дневного года она проводит приблизительно на том же расстоянии, что и Земля по отношению к Солнцу. Затем ныряет к центру, огибая свою звезду всего лишь за 30 часов. При наблюдении за этим быстрым и яростным летом в космический телескоп «Спитцер» был зафиксирован скачок температуры с 500 °C до 1200 °C в течение каких-то шести часов. Даже если бы существовал солнцезащитный крем для температуры 1000 °C, лето на HD 80606 b точно не подходит для загара. Стремительно нагревающаяся атмосфера планеты расширяется, оказываясь во власти мощнейших бурь с умопомрачительной скоростью ветра до 18 000 км/ч. По словам астронома Грегори Лафлина, проводившего наблюдение за планетой с помощью «Спитцера», это «одна из самых яростных бурь в Галактике». Если бы вы решили укрыться под пляжным зонтиком на верхней границе облаков этого газового мира, вы бы увидели, как звезда в небе раздувается до размера 30 видимых нами с Земли солнечных дисков и становится в 1000 раз ярче.

Но если HD 80606 b не могла сформироваться на своей чрезвычайно вытянутой орбите, мы снова оказываемся в роли детективов, исследующих место преступления в поисках следов злоумышленника. Проблема даже не в том, что соседние планеты находятся слишком далеко: в системе HD 80606 нет никаких других планет (во всяком случае, согласно имеющимся данным наблюдений). В отсутствие иных подозреваемых в центре внимания оказывается звезда, у которой, между прочим, есть сестра.

Звезды HD 80606 и HD 80607 образуют широкую двойную систему со средним расстоянием между компонентами, равным 1200 а.е., что соответствует 125 расстояниям от Сатурна до нашего Солнца. Это слишком большая дистанция, чтобы звезды могли оказывать существенное влияние на формирование планет в окрестностях друг друга. Однако под воздействием второй звезды орбита планеты HD 80606 b вполне могла вытянуться за счет механизма Козаи — Лидова. В главе 5 мы рассматривали его в качестве возможного фактора формирования горячих юпитеров. Попеременно растягивая и наклоняя орбиту планеты, звездная «тетка» могла заставить ее переместиться к центру системы.

Если это действительно случилось с HD 80606 b, газовый гигант мог сформироваться на приличном расстоянии, сопоставимом с расстоянием от Солнца до Юпитера, на обычной круговой орбите. В течение следующих 10 млн лет под влиянием притяжения второй звезды орбита такой планеты должна была периодически колебаться, переходя с сильно вытянутой траектории на траекторию с большим наклонением. Когда орбита, наконец, приобрела эллиптическую форму, планета стала обращаться ближе к своей звезде, что привело к приливному разогреву из-за более интенсивного взаимодействия со светилом и переходу на все более близкие орбиты. В результате планета стала двигаться по эллиптической траектории, не выходящей за пределы расстояния от Солнца до Земли. В конечном итоге приливное притяжение должно взять верх над влиянием второй звезды, а планета HD 80606 b должна вернуться на круговую орбиту, став горячим юпитером.