Невидимая соседка «опрокинула» орбиту экзопланеты GJ 436b

Планета GJ 436b в представлении художника

Wikimedia Commons

Орбита планеты GJ 436b очень сильно наклонена по отношению к экваториальной плоскости системы GJ 436. Этот факт обнаружила группа астрономов из Швейцарии, Франции и США. Ученые предлагают объяснить необычный наклон орбиты с помощью еще одной планеты, которая возмущает траекторию GJ 436b. Статья опубликована в Nature.

В Солнечной системе все планеты вращаются по круговым орбитам, которые лежат в экваториальной плоскости Солнца. Экваториальная плоскость — это плоскость, перпендикулярная оси вращения объекта. Такая же ситуация наблюдается в большинстве звездных систем, в которых планеты быстро выстраиваются в эту плоскость и выходят на круговые орбиты из-за приливных сил. Чем ближе экзопланета находится к звезде, тем больше эти силы и тем быстрее орбита становится круговой.

Однако система Глизе 436 (GJ 436) не укладывается в эту «плоскую картину мира». Несмотря на то, что планета GJ 436b очень близко расположена к звезде (радиус большой полуоси орбиты примерно равен 0,03 астрономических единицы), ее орбита сильно вытянута и практически перпендикулярна экваториальной плоскости. Если быть боле точным, эксцентриситет орбиты примерно равен e = 0,16, а угол наклона ψ = 80 ± 20 градусов.

Собственно, об измерении угла наклона орбиты GJ 436b сообщает в данной статье группа ученых под руководством Винсента Бурье (Vincent Bourrier). Для того чтобы определить его величину, исследователи использовали эффект Росситера-Маклафлина (Rossiter—McLaughlin effect). Заключается этот эффект в следующем: предположим, что фоновая звезда вращается, тогда свет, приходящий от разных ее частей, будет испытывать либо синее (если эта часть движется в нашу сторону), либо красное смещение (в обратном случае). Когда планета проходит по звездному диску, она закрывает разные его части, и из-за этого нам кажется, будто красное смещение звезды то увеличивается, то уменьшается (смотри поясняющую картинку). В зависимости от угла между плоскостью орбиты и осью вращения звезды этот эффект будет выражен сильнее или слабее. Измеряя его величину, можно определить искомый угол.

Чтобы пересчитать величину эффекта Росситера-Маклафлина в угол, нужно знать период вращения звезды. Для Глизе 436 этот период был измерен ранее по линиям излучения Hα и CII, но ученые дополнительно перепроверили расчеты. Итоговый период вращения GJ 436 оказался равен примерно 44,1 ± 0,1 дня.

Чтобы объяснить такой большой угол наклона и эксцентриситет (который был рассчитан в другой работе), ученые предположили, что в системе GJ 436 есть еще одна планета. Хотя находится она намного дальше от звезды, чем GJ 436b (так что ее нельзя увидеть при текущем уровне развития астрономии), она влияет на орбиту этой планеты. В течение первых четырех миллиардов лет жизни системы это влияние сводилось к осцилляциям эксцентриситета и угла между орбитами планет. Затем размеры орбиты GJ 436b и относительный угол резко уменьшились до своих текущих значений. Эксцентриситет орбиты GJ 436b тоже начал медленно уменьшаться, и примерно через миллиард лет достиг своего текущего значения. В дальнейшем этот процесс продолжится, и орбита GJ 436b постепенно выровняется и станет круговой.

Ранее планета GJ 436b уже удивляла астрономов. Например, два года назад у нее нашли кометный хвост, что очень необычно для таких планет.

Подробнее прочитать, как ученые исследуют экзопланеты, можно в нашем материале.

Дмитрий Трунин

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.