Первая экзопланета, обнаруженная в 1995 году, получила название «горячий юпитер». Так называют планеты, массой похожие на Юпитер, но с орбитальным периодом всего в несколько дней.
Сегодня считается, что горячие юпитеры сформировались далеко от своих звёзд — подобно Юпитеру в нашей Солнечной системе — и позже мигрировали внутрь.
Два основных механизма миграции:
1. Миграция с высокой эксцентричностью, при которой орбита планеты нарушается гравитацией других небесных тел и затем становится круговой под действием приливных сил вблизи звезды.
2. Дисковая миграция, при которой планета постепенно движется внутрь в пределах протопланетного диска.
Однако по одним лишь наблюдениям сложно определить, какой механизм миграции испытал конкретный горячий юпитер. В случае миграции с высокой эксцентричностью гравитационные возмущения могут наклонить ось орбиты планеты относительно оси вращения звезды, что приводит к измеримому смещению.
При этом приливные силы со временем могут выровнять эти оси, а значит, выровненная орбита не обязательно указывает на дисковую миграцию. В результате до сих пор не существовало надёжного метода наблюдений для идентификации планет, сформировавшихся в результате дисковой миграции.
Чтобы решить эту задачу, исследовательская группа под руководством аспиранта Юго Каваи и доцента Акихико Фукуи из Высшей школы искусств и наук Токийского университета предложила новый метод наблюдений, который использует временную шкалу миграции с высокой эксцентричностью.
Результаты исследования опубликованы в The Astronomical Journal.
При миграции с высокой эксцентричностью орбита планеты становится сильно вытянутой, прежде чем приливные силы делают её круговой, когда она проходит близко к звезде. Временная шкала такой кругового преобразования зависит от таких факторов, как масса планеты, орбитальный период и приливное воздействие.
Если горячий юпитер действительно сформировался в результате миграции с высокой эксцентричностью, то время его кругового преобразования должно быть короче возраста системы. Однако, рассчитав время кругового преобразования для более чем 500 известных горячих юпитеров, исследователи выявили группу из примерно 30 планет, для которых это условие не выполняется — они имеют круговые орбиты, несмотря на то, что время кругового преобразования у них длиннее возраста их систем.
Более того, эта группа горячих юпитеров демонстрирует характеристики, соответствующие другим предсказаниям дисковой миграции, например, в отношении выравнивания орбит и множественности планет.
Ни одна из планет в этой подгруппе не демонстрирует смещения орбит, что означает, что они мигрировали плавно в пределах диска без сильных возмущений. Кроме того, несколько из этих горячих юпитеров принадлежат к системам с несколькими планетами. Такое расположение маловероятно, если бы они сформировались в результате миграции с высокой эксцентричностью, которая имеет тенденцию выбрасывать другие планеты.
Выявление планет, сохранивших память о своей миграции, имеет решающее значение для понимания эволюции планетных систем. Ожидается, что будущие наблюдения за составом атмосфер и элементными соотношениями в этих планетах позволят определить, где в диске они сформировались, проливая новый свет на происхождение горячих юпитеров.
Предоставлено Токийским университетом.