Блуждающая звезда изменила орбиту Земли - утверждает гарвардский астроном. Не может ли она вернуться?

Новая теория предполагает, что во время  «горячего» этапа истории нашей Солнечной системы, блуждающая звезда прошла близко к развивающейся Солнечной системе и вытащила наши развивающиеся планеты из выравнивания с солнечным экватором.
 
По словам астронома Константин Батыгина из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Кембридж, Массачусетс) из журнала Nature, эта теория объясняет причину, из-за которой Земля вращается вокруг Солнца под углом 7 градусов по отношению к солнечному экватору.
 
Теория Константина указывает, что молодые звезды могут развиваться в кластерах, с дисками вещества, окружающего их, и почти всегда распределяются  в экваторе, будучи притягиваемые соседней звездой. Далее  протопланетные диски могут быть сняты с экваториальной орбиты второй звездой. Он считает, что звезда-изгой давно прошла, и вряд ли вернется.
 
В журнале Nature, Батыгин пишет, что существование газообразных планет-гигантов, орбиты которых лежат близко к хозяйской звезде («горячий Юпитер»), можно в значительной степени отнести на счет планетарной миграции, связанной с вязкой эволюцией протопланетных туманностей. Недавние наблюдения эффекта Rossiter–McLaughlin   во время прохождения планет, показали, что значительные фракции горячего Юпитера находятся на орбитах, которые смещены по отношению к оси вращения звезды- хозяина. Это наблюдение ставит под сомнение важность управляемой диском миграции в качестве механизма возникновения горячего Юпитера.

 
Геометрическое представление проблемы. Эти фигуры показывают схематическое представление возникновения «неровных» ближних планет через управляемую диском миграцию в двойных системах. Адиабатической реакции самогравитирующегося диска на долгосрочные возмущения звездного спутника приводят к рецессии восходящего узла, как это определено  орбитальной плоскостью звездного компаньона. Рецессия вектора углового момента диска относительно  углового момента звездного бинарного орбитального углового момента, кажется,  приводят к смещению угла между осью вращения звезды и диска в системе отсчета звезды.

  Батыгин показывает, что неровные орбиты могут быть естественным следствием миграции диска в двойных системах, чей орбитальный план не коррелирует с осью вращения отдельных звезд. Гравитационные моменты, связанные с динамической эволюцией идеализированных протопланетных дисков из-за возмущений массивных удаленных тел, приводят  к смещению орбитальной плоскости диска по отношению к вращающимся полюсам звезды- хозяина.
 

В результате, Батыгин предположил, что в отсутствие сильной связи между угловым моментом диска и звезды-хозяина, или достаточной диссипации, которая действует, чтобы перестроить звездную ось вращения и орбиты планет, доля планетных систем ( в том числе систем "горячих Нептунов" и "супер-Земли"), чьи угловые моменты смещены по отношению к своим родным звездам будет сопоставима с уровнем первичного звездного множества.
 
Художественное представление  пыльных  протопланетных систем как планетных форм.

  Фото: обсерватории Gemini / AURA работа по Линетт Кука.

Наклонения  (углы между орбитой планеты и звездным вращением) обнаруженных планетарных орбит находятся в диапазоне от почти идеально ровных проградных до почти идеально ровных ретроградных систем. Ранее рассогласования между орбитой планеты и осью звездного вращения были отнесены к пост-небулярным взаимодействиям нескольких тел. В частности, циклы Козаи с приливным трением, рассеивание «планета-планета», и хаотические секулярные возвратно-поступательные движения

предлагались в качестве способов формирования неровных планеты. Эти механизмы, вероятно, ответственны за несколько специфичных  примеров (например, крайняя эксцентричность HD80606b почти всегда  из-за резонанса Козаи со звездным компаньоном HD806078).
 
Однако Батыгин пишет, маловероятно, что они могут объяснить, неровные горячие Юпитеры как популяцию. Например, механизм Козаи может быть подавлен принудительно апсид прецессией в многопланетарной системе. Кроме того, в рамках рассеивания планета-планета и секулярного хаоса, разрешенный диапазон параметров ограничен, так как создание ближних орбит требует, чтобы временные рамки для приливного захвата были значительно меньше, чем для роста эксцентриситета, который требует соответствующего приливного нагрева, но достаточно малого, не чрезмерного, чтобы не выдуть планету за ее полость Роша.

 "Я думаю, что это вполне вероятная идея", говорит Джош Винн, астроном из Массачусетского технологического института в Кембридже, который измеряет орбитальные наклоны нескольких горячих Юпитеров, - сообщает журнал Science onlline. "Лучшее, что можно сделать, - проверить гипотезу." Если Батыгин прав, говорит Винн, то перекосы должны быть столь же распространены в солнечных системах, которые не имеют горячего Юпитера, потому что наклон диска не требует наличия горячего Юпитера. До сих пор, космический корабль НАСА  Кеплер измерил наклон только одной многопланетной системы: три планеты вокруг Kepler 30, каждая имела орбиту, которые выстраиваются в линию с экватором своей звезды. В будущем Винн планирует провести наблюдения в других многопланетных системах и проверить теорию Батыгина.

Еще одна многопланетная  Солнечная система имеет известный наклон: наша собственная. "Я думаю, что где-то в Млечном Пути, есть звезда, которая отвечает за наш наклон",- говорит Батыгин. Он подозревает,  что у нашего солнца когда-то была звезда-компаньон, которая сдвинула солнечную туманность на 7 °, а затем скрылась с места происшествия, после того как возникли планеты.

Цитирование: Константин Батыгин

A primordial origin for misalignments between stellar spin axes and planetary orbits

http://www.nature.com