Обнаружена гигантская планета, на которой сутки длятся дольше года

Фото из открытых источников

Астрономы годами изучают гигантские планеты, известные как горячие Юпитеры, поскольку они предоставляют редкую возможность наблюдать за экстремальными мирами вблизи.

Эти массивные газовые гиганты вращаются так близко к своим звёздам, что год может длиться всего несколько дней. Из-за высоких температур и быстрых орбит они являются одними из самых необычных планет, когда-либо обнаруженных.

Большинство горячих Юпитеров, кажется, ведут себя предсказуемо. Одна сторона постоянно обращена к звезде, образуя яркую дневную сторону и более холодную ночную. Сильные ветры перемещают тепло по планете, создавая горячую точку, которая обычно немного смещена в направлении орбиты планеты.

Но один мир уже много лет ставит ученых в тупик, потому что его горячая точка находится не в том месте. Новые исследования выявили наиболее вероятное объяснение. Планета, получившая название CoRoT-2 b, возможно, вообще не находится в приливном захвате.

Исследование проводилось под руководством Авроры Кессели из Института изучения экзопланет НАСА при IPAC, научно-исследовательском центре в Калифорнийском технологическом институте. Результаты исследования были представлены на 248-м заседании Американского астрономического общества (ААС).

Используя новые спектроскопические наблюдения, полученные с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, Кессели и ее коллеги вновь обратились к загадке, которая ставила перед планетологами сложные задачи с 2018 года.

«Мне очень нравится изучать необычные объекты — находить планеты, которые не вписываются в стандартную картину, — и разгадывать загадки», — сказал Кессели.

CoRoT-2 b выделяется тем, что его самая горячая область расположена в направлении, противоположном тому, которое наблюдается на других горячих Юпитерах. В более ранних исследованиях предлагались три возможных объяснения. Облака могли скрывать часть атмосферы. Магнитные поля могли влиять на распространение тепла по планете. Или же планета может вращаться медленнее, чем ожидалось. Новые данные убедительно указывают на третью возможность.

Приливная синхронизация происходит, когда вращение планеты синхронизируется с её орбитой. Луна — хорошо известный пример. Мы всегда видим одну и ту же сторону, потому что Луна совершает один оборот вокруг своей оси за каждый оборот вокруг Земли.

Ученые долгое время предполагали, что горячие Юпитеры оказываются в приливном захвате из-за того, что вращаются очень близко к своим звездам. Мощные гравитационные силы должны постепенно замедлять их вращение до тех пор, пока одна и та же сторона не будет постоянно обращена к звезде.

Для газовых гигантов приливная блокировка создает сложную погодную систему. Их плотные атмосферы постоянно перемещают тепло по планете. Тем не менее, большинство горячих Юпитеров демонстрируют схожую закономерность: их самая горячая область слегка смещена в направлении движения.

«Администрация астрономов должна понимать условия приливной синхронизации, поскольку обитаемая зона для планет вокруг карликовых звезд типа M находится в пределах зоны приливной синхронизации, где, как мы ожидаем, приливная синхронизация происходит довольно быстро», — сказал Кессели.

Маломассивные звезды типа M-карликов — это самый распространенный тип звезд во Вселенной. Многие из потенциально обитаемых планет, обнаруженных в будущем, могут вращаться вокруг этих звезд, что делает приливную синхронизацию важным фактором в понимании климата инопланетян.

«Вращение планеты сильно влияет на распределение тепла на ней и, следовательно, на ее обитаемость. Поэтому на планете, находящейся в приливном захвате, температура, ветры и климат будут совершенно отличаться от таковых на планете, не находящейся в приливном захвате», — отметил Кессели.

Чтобы проверить конкурирующие идеи, Кессели измерил скорость планеты и оценил скорость её вращения. Результаты оказались неожиданными. Один день на CoRoT-2b длится примерно три земных дня, в то время как год там длится всего 1,5 дня. Иными словами, планета совершает два оборота вокруг своей звезды, прежде чем завершить один полный оборот.

«Я был очень приятно удивлен, когда попробовал несколько методов и подумал: „Ага! Это, оказывается, одна из трех гипотез!“ Увидеть данные, довольно четко указывающие на одну из них, было действительно захватывающе», — сказал Кессели.

Если это подтвердится, то данное открытие поставит под сомнение давнее предположение о том, что все горячие Юпитеры в конечном итоге оказываются в приливном захвате. Вместо этого, некоторые из них могут иметь более сложную историю вращения, чем предполагали астрономы.

Исследователи до сих пор не знают, почему CoRoT-2b вращается так медленно. Возможно, в этом замешаны взаимодействия со звездой, внутренние планетарные процессы или другие факторы. Для выяснения причины потребуются дополнительные наблюдения.

Это открытие подчеркивает более важный урок в науке об экзопланетах. Более 5000 планет уже подтверждены за пределами нашей Солнечной системы, и каждое новое наблюдение показывает, насколько разнообразными могут быть эти миры. Закономерности, которые кажутся универсальными, часто имеют исключения.

«Теперь мы видим, что универсальная модель не работает, даже для планет, которые мы изучаем уже долгое время», — сказал Кессели. «Каждый раз, когда мы изучаем очередной горячий Юпитер, мы узнаём что-то новое, что помогает уточнить наши модели, полезные не только для понимания горячих Юпитеров, но и для всех типов экзопланет».

Астрономы с оптимизмом смотрят на перспективы будущих обсерваторий, надеясь, что они дадут более четкие ответы. В будущем приборы смогут изучать атмосферы экзопланет более детально. Они смогут более точно измерять ветры и температуру. Эти приборы также позволят исследовать миры, которые могут быть гораздо больше похожи на Землю, чем гигантские газовые планеты, которые в настоящее время доминируют в этой области исследований.

«Горячие юпитеры — это первый тип планет, для которых мы смогли по-настоящему изучить и уточнить наши модели их климата», — сказал Кессели. «Благодаря телескопам нового поколения, таким как Обсерватория обитаемых миров и Чрезвычайно большой телескоп, мы сможем проводить более углубленные измерения на большем количестве планет, возможно, даже на потенциально обитаемых».