Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Вмешательством второй звезды системы можно было бы объяснить большие эксцентриситеты некоторых из найденных экзопланет. В феврале 2016 г. рекорд HD 80606 b был побит экзопланетой с поразительным эксцентриситетом 0,96. HD 20782 b обращается вокруг своей звезды на расстоянии 117 световых лет в созвездии Печь. Двигаясь по сплющенной эллиптической траектории, этот мир перемещается в диапазоне от 0,06 а.е. до 2,5 а.е. Ее звезда, как и звезда планеты HD 80606b, имеет звезду-компаньона, воздействие которой могло заставить вытянуться орбиту планеты. И все-таки встречаются в мире планет и другие преступления, требующие иного объяснения.

В конце 1990-х гг. было обнаружено множество солнцеподобных звезд с одной планетой и ни одной — с несколькими. Первым исключением стала звезда Ипсилон Андромеды A.

Как и наше Солнце, Ипсилон Андромеды A окружена четырьмя газовыми гигантами [25] Возможно, их три: существование самого дальнего из этих газовых гигантов ставится под сомнение. . В отличие от планет Солнечной системы, все они располагаются в пределах, сравнимых с орбитой Юпитера. Их массы составляют не менее 0,7, 2, 4 и 10 масс Юпитера. Самая маленькая и близкая из четверки по крайней мере вдвое массивнее Сатурна, имеет период обращения 4–5 суток и находится на расстоянии 0,06 а.е.

Открытие планетной системы с четырьмя огромными планетами, располагающимися в пределах орбиты первого газового гиганта в Солнечной системе, стало выдающимся событием. Кроме того, оно вошло в историю как открытие первой многопланетной системы вокруг обычной (не мертвой) звезды. Но что по-настоящему удивило исследователей в системе вокруг Ипсилон Андромеды A, так это совершенно не укладывающиеся в привычные представления орбиты планет.

Вторая и третья планеты, если считать от звезды (Ипсилон Андромеды A c и d), движутся по эллиптическим орбитам с большими величинами эксцентриситета, составляющими 0,26 и 0,3 соответственно. По сравнению с эксцентриситетами HD 80606 b и HD 20782 b эти цифры кажутся ничем не примечательными. Но стоит обратить внимание на наклонение орбит, как понимаешь, насколько они неординарны. Не совпадают не только плоскости обращения планет и плоскость вращения звезды, но даже и плоскости обращения самих планет: взаимное наклонение двух орбит составляет 30 градусов. Для сравнения: угол между орбитальными плоскостями планет в Солнечной системе обычно не превышает 2 градусов. Даже орбита Меркурия при величине эксцентриситета 0,21 имеет весьма умеренное наклонение 7 градусов. Разница в 30 градусов означает, что массивные планеты обращаются вокруг своей звезды в совершенно разных направлениях, что характерно не столько для планет, сколько для крупных комет.

Каково происхождение столь больших значений эксцентриситета и колоссального разброса наклонений? Сначала подозрение в очередной раз пало на механизм Козаи — Лидова. Как следует из ее названия, Ипсилон Андромеды A — компонент двойной звезды. Ее компаньон Ипсилон Андромеды B представляет собой красный карлик намного меньшего размера. Пара движется на относительно большом расстоянии друг от друга, однако точно вычислить дистанцию между ними не удается из-за яркого блеска Ипсилон Андромеды A, который не дает проследить движение по небу менее яркой второй звезды. Расстояние между звездами может составлять от 700 а.е. до 30 000 а.е. Однако ни при одном значении из этого диапазона влияние небольшой Ипсилон Андромеды B не будет достаточно сильным, чтобы вызвать такой хаос в орбитах планет вокруг ее компаньона. В данном случае вторая звезда оказалась ни при чем.

Таким образом, сами планеты стали подозреваемыми. Несмотря на очевидную разницу в размерах при сравнении со звездой, миры столь колоссальных масс вполне могут спровоцировать мощный гравитационный толчок. Не сталкиваемся ли мы с той же ситуацией, что и в случае с двумя карликовыми планетами и далекими газовыми гигантами вокруг звезды HR 8799? Правда, в данном случае результатом стало не рассеивание планет, а хаос их орбит.

Чтобы набрать свои огромные массы, планеты должны были зародиться в протопланетном диске на орбитах, близких к круговым. Кроме того, являясь газовыми гигантами, они должны были формироваться намного дальше к краю системы, чем та область, где они находятся сейчас. В противном случае, они бы не смогли быстро обрасти массой за счет льдов. Таким образом, ранние этапы формирования этой системы должны были походить на историю нашей Солнечной системы, то есть массивные планеты там имели небольшие значения эксцентриситета и наклонения и находились на большом расстоянии от звезды.