Молодой горячий нептун мигрировал к своей звезде

Анализ данных наблюдений наземных и космических телескопов за молодым горячим нептуном K2-25b показал, что его необычные орбитальные характеристики можно объяснить механизмом миграции к своей звезде, а не влиянием другого возмущающего небесного тела. Это подтверждает теорию о том, что экзопланеты типа горячих юпитеров и горячих нептунов образуются далеко от своих звезд, а затем постепенно сближаются с ними. Статья опубликована в журнале The Astronomical Journal.

Считается, что процессы миграции планет играют важную роль в формировании архитектуры экзопланетных систем. В частности, именно миграция экзопланет на более близкие к своим звездам орбиты должна приводить к обилию популяции наблюдаемых горячих юпитеров. Также она может объяснить компактные системы, содержащие суб-нептуны и отвечать за появление короткопериодных горячих нептунов. Чтобы разобраться в динамической эволюции планетных систем у звезд, возраст которых составляет более миллиарда лет, необходимо искать молодые экзопланеты, поведение которых может подтвердить или опровергнуть существующие модели их дальнейшей эволюции.

Экзопланета K2-25b была открыта в 2015 году при помощи космического телескопа «Кеплер» и классифицирована как горячий нептун. Его масса оценивается в 11,6 массы Земли, он двигается по вытянутой орбите с эксцентриситетом 0,27 и длиной большой полуоси орбиты всего 0,035 астрономической единицы. Год на K2-25b длится 3,48 земного дня, она обращается вокруг красного карлика спектрального класса М4.5, обладающего массой 0,26 массы Солнца и радиусом 0,29 радиуса Солнца. Система находится в рассеянном звездном скоплении Гиады в созвездии Тельца, возраст которого оценивается в 650 миллионов лет, что говорит о том, что K2-25b можно считать молодой.

Чтобы уточнить причины движения K2-25b по орбите с высоким эксцентриситетом, группа астрономов во главе с Изабель Каин (Isabel J. Kain) из Северо-Восточного университета опубликовала анализ 22 последовательных событий транзита экзопланеты по диску звезды, наблюдавшихся космическими телескопами «Кеплер» и «Спитцер», а также наземными телескопами проекта MEarth.

Предполагается, что период времени, в течение которого орбита экзопланеты станет круговой после завершения процесса миграции, составляет около 410 миллионов лет, что примерно соответствует возрасту системы. Это значит, что орбита с ненулевым эксцентриситетом может быть результатом гравитационных возмущений со стороны другого небесного тела, например, планеты или крупного спутника. 

Астрономам не удалось найти никаких признаков существования в системе землеподобных тел с отношением орбитальных периодов 2 к 1 и суперземель с массами более 5 масс Земли и отношением орбитальных периодов 7 к 2 при помощи метода вариации времени транзитов. Это означает, что более жесткие ограничения на параметры возможного возмущающего тела, такие как масса и орбитальный период, требуют новых, гораздо более длительных наблюдений, например долгосрочного астрометрического мониторинга или метода радиальных скоростей.

Ученые выдвинули альтернативную версию происхождения необычных орбитальных характеристик K2-25b, заключающуюся в том, что его механизм миграции к звезде аналогичен тому, который происходит у горячих юпитеров. Этот процесс включает в себя два этапа: вначале эксцентриситет орбиты планеты за счет различных причин увеличивается, а затем она постепенно становится все ближе к звезде за счет приливной диссипации. В дальнейшем орбита экзопланеты должна стать круговой.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы открыли упущенную «Кеплером» землеподобную планету и как повторный анализ данных «Кеплера» помог обнаружить еще 17 кандидатов в экзопланеты.

Александр Войтюк