Горячие Юпитеры не терпят соседей

Джейсон Стеффен и его коллеги из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Иллинойс) исследовали экзопланетные системы, в которых имеются "горячие Юпитеры", расположенные близко к светилу. Как выяснилось, газовые гиганты мигрируют с отдаленных окраин, буквально выпихивая в межзвездное пространство попадающиеся им на пути планеты!

Фото:

"Горячими Юпитерами" называется класс экстрасолнечных планет, масса которых примерно равна массе Юпитера (1,9×1027 килограммов). Однако, в отличие от Юпитера, расположенного на расстоянии примерно в пять астрономических единиц от Солнца, такая планета находится от своей звезды на расстоянии около 0,05 астрономической единицы. "Горячие Юпитеры" довольно просто обнаружить по смещению линий спектра, благодаря заметным короткопериодическим возмущениям, которые они вносят в движение звезды.

Исследователи проанализировали данные по 63 "горячим Юпитерам", период вращения которых вокруг светила составляет около трех дней, а радиус — 0,6-2,5 от радиуса нашего Юпитера. Правда, в отличие от него, эти планеты находятся от своей звезды на расстоянии, в 10 раз меньшем, чем дистанция между Солнцем и Меркурием. Это всего несколько миллионов километров, что по космическим меркам очень мало… Как подсчитали ученые, при такой близости к звездам температура поверхности планеты может достигать двух-трех тысяч кельвинов, а скорость ветра — семь тысяч километров в час.

Интересно, что ни один из используемых методов — ни транзитная фотометрия, ни поиск гравитационных аномалий — не позволили обнаружить у "Юпитеров" соседей по планетарной системе. Правда, точность измерений не позволяет зарегистрировать планеты с массой менее двух третей земной — таких, как Марс или Меркурий. А планет размером с Землю или Венеру там быть не может по определению.

Почему же? Всего лишь потому, что они формируются ближе к звезде, чем газовые гиганты, а гравитационный резонанс при продвижении последних к светилу таков, что у планет земного типа не остается шансов на выживание: "горячий Юпитер" поочередно раскручивает их и вышвыривает в межзвездное пространство! После чего планеты просто продолжают свой хаотический полет в космической бездне до тех пор, пока случайно не окажутся в зоне гравитационного воздействия какой-то другой планетной системы.

"Нам повезло, — считает Джейсон Стеффен. — Если бы наш Юпитер проделал то же самое, он должен был бы выбросить все планеты, находящиеся на орбитах между Солнцем и им самим. А может, и некоторые планеты на более отдаленных от звезды орбитах".

Хотя Юпитер все-таки мигрировал в направлении Солнца. К такому выводу пришла в прошлом году группа французских и американских астрофизиков во главе с Дэвидом О'Брайаном из Института планетологии города Тусон. По их мнению, миграция Сатурна и Юпитера оказала решающее влияние на формирование планет Солнечной системы.

Моделирование процесса эволюции протопланетного диска на компьютере показало, что в процессе формирования Солнечной системы Юпитер и Сатурн неоднократно меняли свои орбиты. На одном из этапов двум газовым гигантам удалось приблизиться к светилу на расстояние чуть больше одной астрономической единицы. Далее же под воздействием гравитации они стали вновь постепенно удаляться от Солнца до тех пор, пока их орбиты не стабилизировались. Скажем, сейчас расстояние между Солнцем и Юпитером составляет 5,2 астрономических единицы.

"Миграция" газовых гигантов к Солнцу повлияла и на другие планеты. К примеру, масса и объем Марса, который считается планетой земного типа, оказались значительно меньше, чем у Земли и Венеры. Это объясняется тем, что, в отличие от них, он был сформирован из тел, выброшенных за пределы протопланетного диска в результате гравитационных возмущений, вызванных передвижениями тех же Юпитера и Сатурна.

Правда, не все "Юпитеры" несут потенциальную опасность для своих соседей. Чем меньше такой газовый гигант, тем больше шансов, что другие планеты останутся в целости и сохранности. К примеру, "теплые Юпитеры", у которых температура поверхности ниже и которые находятся на большем удалении от родительской звезды, способны вполне мирно сосуществовать с другими планетами (включая так называемые "суперземли" — планеты, масса которых превышает массу Земли, но значительно меньше, чем масса газовых гигантов — 1-10 земных масс). Не представляют особой угрозы и "горячие Нептуны", вращающиеся всего лишь на расстоянии одной астрономической единицы от своих светил.

Практическое значение работы, проделанной группой Стеффена, заключается в первую очередь в том, что все экзопланетные системы, где присутствуют "горячие Юпитеры", можно отныне не рассматривать как потенциально пригодные для жизни: ведь все землеподобные планеты они вытолкнули из своих систем, а на них самих нет подходящих условий для зарождения живых организмов… Соответственно, можно не включать их в исследовательские программы по поиску органической жизни в космосе.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"