Ученые обнаружили планетарную систему, в которой планеты движутся по орбитам находящимся под углом к экваториальной плоскости звезды. В недавно открытой планетарной системе Кеплер-56 планеты вращаются вокруг звезды в плоскости, наклонённой на 45° к плоскости экватора звезды. Положение орбит планет в системе Кеплер-56 отличается от положения планет, как в Солнечной системе, так и в любой другой из известных на сегодня планетарных систем. Статья об этом открытии напечатана в журнале Science, а ее краткое изложение приводит Nature News.
Согласно существующей теории, планеты формируются из диска газа и пыли, вращающегося вокруг экватора центрального светила, поэтому все они движутся экваториальной плоскости звезды. Применительно к Солнечной системе это означает, что даже через миллиарды лет после её образования, орбита Земли отклонилась от плоскости экватора Солнца всего на 7,2°.
Раньше учёные уже сталкивались с отдельными случаями, выбивающимися из общего правила. Отдельные планеты вращаются под бóльшим углом к экватору своих звёзд. Например, обнаруженная в 2008 году экзопланета XO-3b движется под углом в 70°±15° к плоскости экватора звезды. Также известны планеты, вращающиеся в направлении, противоположном направлению вращения звезды. В 2009 году была открыта гигантская планета WASP-17b движущаяся по ретроградной орбите под углом в 150° к экваториальной плоскости звезды. Но это были единичные случаи и особенности вращения «нетипичных» планет объясняли гравитационным влиянием находящихся в тех же планетарных системах планет-гигантов, которые, как считается, могут повлиять на смещение орбит отдельных планет в этих системах. Особенность нынешнего открытия в том, что впервые обнаружена планетарная система угол вращения планет в которой не совпадает с экваториальной плоскостью звезды. Все ранее обнаруженные тела с «неправильными» орбитами были одиночками, что позволяло рассматривать ситуацию как нетипичную. Обнаружение целой планетарной системы с такими параметрами заставляет искать другой ответ на вопрос о природе подобных образований.
Кеплер-56 находится на расстоянии примерно в 2800 световых лет от нас. Это красный гигант с массой в четыре раза большей массы Солнца и яркостью в девять раз превышающую яркость нашего светила. Космический телескоп Кеплер обнаружил две планеты в этой системе транзитным методом во время прохождения ими диска звезды. Ближайшая к звезде планета имеет массу примерно 16 земных и совершает оборот вокруг звезды за 10,5 дня. Вторая планета больше — ее масса 70 земных и она обращается вокруг звезды с периодом в 21 день. Расстояние от этих планет к центральному светилу меньше, чем расстояние от Меркурия до Солнца.
То, что планеты блокировали свет звезды, означало, что их орбиты находятся под углом к линии наблюдения. Затем учёные попытались выяснить, под каким углом вращается сам Кеплер-56. Исследование особенностей спектра звезды, который зависит от того, под каким углом её рассматривают, позволило определить, в какой плоскости находится экватор звезды. Таким образом и было обнаружено, что наклон плоскости обращения планет к экваториальной плоскости красного гиганта равен 45°.
Учёные попытались объяснить такое положение планет. Орбиты планет находятся в резонансе, и они периодически подталкивают друг друга в результате гравитационного взаимодействия. Взаимное влияние планет помогает им находиться в одной плоскости. Но чем можно объяснить то, что плоскость вращения плане отличается от экваториальной плоскости звезды? Ученые предположили, что на смещение орбит ближних к звезде планет может влиять третья планета, находящаяся на значительном удалении от центральной звезды, и способная своей гравитацией систематически влиять на другие планеты системы.
Моделирование показало, что если в систему с текущими параметрами, но с планетами расположенными в экваториальной плоскости звезды, добавить третью планету с массой в 3,3 раза превышающей массу Юпитера и расстоянием от звезды в два раза превышающим расстояние от Земли до Солнца, через какое-то время первые две планеты отклоняются от исходной плоскости как раз на реально обнаруженный угол. Третья планета при этом отклоняется как от плоскости в отношении первых двух, так и от экваториальной звёздной плоскости.
Авторы работы подчёркивают, что параметры внешней гипотетической планеты были выбраны ими произвольно. В реальности её удаление (и масса) могут быть как больше, так и меньше. Строго говоря, речь может идти даже о звезде-компаньоне на значительном удалении от Кеплера-56. Главное, что показало исследование: неправильные орбиты могут быть вызваны целым рядом сторонних факторов и сопутствовать более чем одной планете.
Автор: IrinaInina
