Планеты сбежали из своих орбит, и это не случайность — миграция открыла новую тайну

Когда-то открытие первой экзопланеты стало настоящей сенсацией для науки — теперь этот мир известен как "горячий Юпитер". Гигантская планета, схожая по массе с Юпитером, вращается вокруг своей звезды всего за несколько земных дней. С тех пор учёные пытаются разгадать, как такие планеты оказываются так близко к своим светилам. Об этом сообщает Science Daily.

Как планеты мигрируют к своим звёздам

Исследователи давно спорят о причинах смещения гигантских планет внутрь своих систем. Существует две основные теории: миграция с высокой эксцентричностью и дисковая миграция. В первом случае орбита планеты вытягивается под воздействием гравитации других тел, а затем приливные силы выравнивают траекторию, приближая планету к звезде. Во втором варианте планета постепенно "скользит" по спирали внутрь, оставаясь в газопылевом протопланетном диске.

Главная сложность заключается в том, что по нынешнему состоянию орбиты трудно определить, какой именно механизм привёл планету в её текущее положение. Даже если орбита уже выровнена, это может быть результатом любого из двух процессов, поэтому различить их долгое время было невозможно.

Новый метод на основе временных расчётов

Чтобы решить эту загадку, группа учёных из Токийского университета под руководством аспиранта Юго Каваи и доцента Акихико Фукуи предложила новый подход. Они сосредоточились на том, сколько времени требуется планете, чтобы из вытянутой орбиты перейти к круговой. Этот процесс, называемый круговой трансформацией, зависит от массы планеты, силы приливного взаимодействия и возраста системы.

"Если время, необходимое для выравнивания орбиты, превышает возраст планетной системы, то миграция с высокой эксцентричностью невозможна", — поясняет исследователь Юго Каваи.

Учёные рассчитали эти параметры для более чем 500 известных горячих Юпитеров и обнаружили около 30 планет, которые не вписываются в рамки теории высокой эксцентричности. Их орбиты оказались круговыми, хотя по расчётам они должны были оставаться вытянутыми гораздо дольше. Это стало весомым аргументом в пользу дисковой миграции — процесса, схожего с наблюдаемыми на Юпитере и его атмосфере, где водяной пар и движение масс указывают на похожие внутренние механизмы.

Подтверждение плавного пути

Эти тридцать планет обладают ещё рядом общих признаков, характерных для объектов, сформировавшихся внутри протопланетных дисков. Их орбиты почти идеально выровнены со звёздными осями, что указывает на отсутствие сильных гравитационных столкновений. Кроме того, многие из них входят в состав многопланетных систем, которые сохраняют устойчивость лишь при плавной эволюции.

"Миграция через диск — это более мирный путь, где планеты медленно дрейфуют к звезде, не разрушая окружающую архитектуру системы", — говорится в материале Science Daily.

Подобные наблюдения дополняют выводы миссий вроде исследования WASP-107b, где телескоп "Джеймс Уэбб" зафиксировал утрату атмосферы и яркие признаки внутренней миграции.

Что ждёт астрономию дальше

По словам исследователей, выявленные планеты представляют собой уникальный класс объектов, способных раскрыть новые детали происхождения планетных систем. Их атмосферы и химический состав могут указать, на каком расстоянии от звезды они образовались изначально. Это даст возможность понять, какие физические процессы формируют внутренние и внешние границы протопланетных дисков, а также объяснить различия между системами, подобными нашей, и теми, где гиганты вращаются почти у самой звезды.

Каждое новое открытие такого рода приближает астрономов к созданию единой картины миграции планет. Возможно, именно в изучении горячих Юпитеров кроется ключ к пониманию, как формировались даже самые первые миры Вселенной.