Астрономы уточнили орбиту самой «неправильной планеты»

Учёные из Университета штата Калифорния в Сан-Франциско (США) смогли уточнить параметры траектории гигантской планеты HD 20782 b с самой необычной орбитой из всех известных на сегодняшний день. Звезда HD 20782 лежит в 117 световых годах от Земли и является частью крайне нетипичной системы двойной звезды, в которой у каждого из светил есть своя планетная система. Препринт доступен на сайте Корнелльского университета. Работа принята к публикации в.

Исследователи тщательно изучили данные от различных наземных и космических телескопов, долгое время наблюдавших за системой звезды HD 20782 в созвездии Печи. При этом впервые удалось зарегистрировать лёгкое колебание в светимости HD 20782 в момент её максимального сближения с собственной планетой HD 20782b. Необычное явление было вызвано отражением излучения светила от атмосферы и облаков гигантской планеты. Благодаря регистрации такой «мини-вспышки» впервые удалось независимо подтвердить параметры планеты-гиганта и достоверно выявить, что она имеет самую неправильную из всех известных планетарных орбит.

Эксцентриситет орбиты — числовая характеристика, показывающая степень её отклонения от правильной окружности, — у HD 20782 b равен 0,96. Это больше, чем у всех известных астрономии планетарных тел. Для сравнения, у Земли этот показатель равен лишь 0,0167112, то есть её орбита в десятки раз ближе к правильной окружности. Эксцентриситет в 0,96–0,97 ранее был известен только у комет Солнечной системы, которые обычно находятся в далёком облаке Оорта, но иногда приближаются к Солнцу, от нагрева теряя испаряющиеся газы и образуя огромный газопылевой хвост, видимый с Земли.

Орбита планеты HD 20782 b в сравнении с орбитами планет Солнечной системы.

HD 20782 b массой примерно вдвое больше Юпитера и в самой дальней точке своей орбиты находится в 2,5 астрономической единицы от звезды. Зато в самой ближней точке она сближается с ней на 0,06 астрономической единицы. Поскольку длительность года там примерно равна марсианской (597 земных дней), условия на планете должны меняться чрезвычайно резко за сравнительно небольшое время. Звезда HD 20782 является практически близнецом Солнца. Поэтому в самой ближней точке орбиты планета должна разогреваться до тысяч градусов. В то же время в самой дальней точке в атмосфере планеты могут идти дожди из конденсирующихся лёгких газов. Верхние слои HD 20782 b должны не только испытывать резкие перепады температур, но и резко расширяться при приближении к звезде. В этот момент планета-гигант теряет от экстремального нагрева значительное количество лёгких газов. Впрочем, по расчётам, её атмосфера слишком массивна, чтобы такие сближения могли серьёзно её «проредить».

Газовый гигант в самый жаркий сезон своего года сближается со звездой на девять миллионов километров, отчего его атмосфера разогревается до тысяч градусов.

Как отмечают учёные, сам факт существования подобной планеты весьма необычен. Дело в том, что звезда HD 20782 старше семи миллиардов лет. А это значит, что мы наблюдаем не планетарную миграцию, частую близ молодых звёзд, а устоявшуюся планетную систему, у которой миграционные процессы уже давно завершились. С точки зрения современной планетологии планета просто не может сформироваться на столь необычной орбите. Да и представить себе миграцию, которая выкинула бы настоящую планету на практически кометную орбиту, очень непросто.

Стивен Кейн (Stephen Kane), ведущий автор работы, проводит аналогию: «Мы похожи на тех, кто изучает место убийства... видим пятна крови на стене и понимаем, что случилось что-то ужасное, осталось только узнать, что именно». Возможной причиной возникновения такой странной орбиты могло быть столкновение с другой планетой той же системы, выбросившее HD 20782 b с нормальной орбиты.

Есть и другой вариант: HD 20782 находится в системе двойной звезды с очень похожей на неё звёздой HD 20781. У той, в свою очередь, есть пара своих планет. Хотя сейчас оба светила находятся на огромном расстоянии друг от друга (1,35 триллиона километров), в прошлом они могли сближаться. В этом случае гравитация второй звезды дестабилизировала систему HD 20782 и могла привести к резким изменениям орбиты её планет или даже серии столкновений между ними.

Авторы работы ещё несколько лет назад поставили важный вопрос о том, могут ли планеты со столь необычайно вытянутыми орбитами быть обитаемы. Так, среднее удаление орбиты HD 20782 b от своей звезды примерно соответствует земному. Будь эта планета не гигантом, а близкой по размеру к Земле, вполне мог бы возникнуть вопрос о том, обитаема ли она или слишком резкие ежегодные колебания температур создают неблагоприятные климатические условия и делают существование жизни в таких условиях невозможным. Близкие к HD 20782 b по размерам планеты Солнечной системы имеют десятки спутников диаметром до нескольких тысяч километров. Нельзя исключить, что аналогичные тела могут вращаться и вокруг гигантской HD 20782 b, формально также находясь в обитаемой зоне.