Парочка горячих Юпитеров: охотники за экзопланетами похвастались свежей добычей

Двойной горячий Юпитер. Автор: Майкл С. Хелфенбейн, изображение сгенерировано искусственным интеллектомИсточник: https://phys.org/

Астрономы Йельского университета выяснили детали происхождения одного из самых поразительных явлений в космосе — двойного горячего Юпитера, а также разработали рекомендации по поиску подобных объектов на просторах Вселенной.

Горячие Юпитеры — это большие, сильно разогретые газовые планеты (температура в атмосфере 1800–2000K и выше), которые по габаритам и массе равны Юпитеру или превосходят его. Они вращаются так близко к своей родной звезде, что их год может занять менее земных суток. Чаще всего это так называемые планеты-глаза, обращенные к звезде всегда одной стороной. Температура на дневной стороне горячего Юпитера может быть на 1–2 тысячи кельвинов выше, чем на ночной (впрочем, и там достаточно жарко).

Открытие в 1995 году первого горячего Юпитера (известного как 51 Pegasi b) принесло двум швейцарским астрономам Нобелевскую премию по физике в 2019 году и привело к волне открытий экзопланет, которая продолжается и по сей день.

Горячие Юпитеры — довольно редкий класс планет, которые обращаются вокруг 1% звезд. Еще реже встречаются двойные горячие Юпитеры. Они существуют в кратных системах с двумя звездами, вращающимися вокруг общего центра масс, при этом у каждой звезды образуется один горячий газовый гигант.

На дневной стороне горячего Юпитера царит сущий ад. Ночную сторону можно считать чистилищемИсточник: Unsplash

В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal, астроном Йельского университета Малена Райс и ее команда доказали, что долгосрочная эволюция двойных звездных систем может естественным образом привести к образованию горячего Юпитера вокруг каждой звезды.

Этот процесс известен в научной литературе как миграция фон Зайпеля-Лидова-Козаи (ZLK). Модель ZLK предполагает, что в течение длительного периода времени планета с обычной орбитой и наклонением может подвергаться влиянию гравитации относительно удаленного вторичного объекта значительно большей массы. В этом случае относительно холодное небесное тело, само того не желая, приближается к родной звезде и превращается в горячий Юпитер.

На протяжении миллионов лет орбита планеты постепенно растягивается и наклоняется из-за гравитации звезды-компаньона. В конце концов орбита становится настолько вытянутой, что планета начинает проъодить очень близко к звезде-хозяйке, где приливные силы быстро забирают орбитальную энергию и сужают орбиту. Несчастный Юпитер возвращается «на круги своя», но вынужден теперь вращаться рядом со звездой, принимая на себя тепло материнской любви.   

Для проведения исследования ученые провели численное моделирование, чтобы показать постепенную эволюцию пары звезд и пары планет в конфигурации кратной системы.

Существование горячих Юпитеров бросает вызов прежним упрощенным представлениям о формировании планет. По мнению авторов, планеты-гиганты вполне могут образовываться вдали от своих материнских звезд, но затем под воздействием приливных сил сближаться с ними. Это делает горячие Юпитеры еще более интригующим объектом для изучения.

Где искать парные горячие Юпитеры

Исследовательская группа сформулировала требования к кратным звездам, которые обеспечат формирование двойных горячие газовых гигантов. По мнению авторов, вероятность повышается, когда звезды находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы планеты могли спокойно формироваться каждая вокруг материнской звезды, но достаточно близко друг к другу, чтобы две звезды могли влиять на окружение друг друга в течение всего срока существования системы. Кроме того, у звезд-компаньонов не должно быть чрезмерной разницы в размерах и массе, иначе более крупная звезда неизбежно начнет «перетягивать одеяло» на себя и нарушит хрупкий баланс системы.

О чудовищных условиях, царящих на горячих Юпитерах, читайте в материале Hi-Tech Mail.