Ученые объяснили тайну вращения ретроградных планет

В созвездии Лебедя, по данным телескопа "Субару", была изучена экзопланетная система HAT-P-7. В ней была найдена среди дружно бегущих в одну сторону по своим орбитам планет одна особенная — она вращается в противоположном направлении. Орбита такой планеты называется ретроградной. Каким же образом могла появиться столь "неправильная" планета?

Рассмотренная система HAT-P-7 оказалась весьма удачной — ученым удалось сформулировать объяснение, как может появляться в планетной системе тело с ретроградной орбитой.

Прибор, с помощью которого проведено исследование — оптический телескоп наземного базирования "Субару" с 8,2-метровым фокусным расстоянием. Он размещен на острове Мауна-Кеа (Гавайи) и работает с 1999 года. Телескоп "Субару" принадлежит японской Национальной астрономической обсерватории. Группа специалистов этой обсерватории во главе с Норио Нарита (Norio Narita) обнаружила, что планетная система HAT-P-7 имеет одну планету с ретроградной орбитой. Именно эта система, находящаяся на удалении 1,04 тысячи световых лет от нас, по-видимому, подсказала решение и послужила ключом к пониманию того, как планеты с такой орбитой вообще могут существовать.

Вообще говоря, согласно принципам современной теории звездообразования, коллапс газового облака, из которого формируются планетная система, происходит с образованием уплотняющегося диска, который вращается как целое вокруг общего центра в одном направлении. Соответственно, при схлопывании газового облака угловой момент сохраняется и вращение должно быть единообразным — в одну сторону для всех образующихся планет. Так что рРетроградное движение должно иметь особенности возникновения.

Несколькими годами ранее группа Н. Нарита уже обнаруживала первые "горячие Юпитеры", у которых было достоверно выявлено невиданное в нашей Солнечной системе ретроградное движение, поэтому потребовалось объяснение столь необычного (в противоположном направлении вокруг своей звезды) прохождения по орбите. Стало очевидно, что теория единообразного вращения планет не соответствует действительности. Возник очевидный вопрос: куда девается "первородный" угловой момент таких планет? Как происходит формирование ретроградного движения? Ведь гравитационное взаимодействие со звездой и сообществом планет должно постоянно влиять на вращение такой планеты.

Получается, что она должна испытывать торможение и рано или поздно подвергнуться воздействию регулирующих гравитационных воздействий. Случайное возникновение, и долговременное существование ретроградной орбиты в близости единообразных "правильных" орбит представляется нереальным. Если представить себе вращение планет Солнечной системы со стороны Полярной звезды, то все они вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки и единообразно - планет с ретроградной орбитой нет.

В системе HAT-P-7, кроме одноименной звезды спектрального класса F8, имеется и ранее ускользнувшая от внимания астрономов звезда-компаньон HAT-P-7B. Она была выявлена в ходе последних наблюдений группы японских астрономов. Кроме того, обнаружена гигантская планета HAT-P-7c, вращающаяся вокруг своего светила по довольно широкой орбите, и еще одна экзопланета типа "юпитер", HAT-P-7b, вращающаяся еще ближе к своей звезде. Этот массивный компаньон движется вокруг HAT-P-7 за пределами орбит обеих планет, он удален на примерно 1200 астрономических единиц.

Японские исследователи предполагают, что открытие звезды-компаньона и планеты с нормальный орбитой может объяснить факты наблюдения ретроградной орбиты у HAT-P-7b. Их анализ основан на проявлении эффект Лидова — Козаи, механизм которого следующий: сначала гравитация второй звезды на внешней орбите привела к последовательной миграции самой внешней из планет HAT-P-7c внутрь системы. Ну а затем, когда орбита HAT-P-7c в достаточной степени наклонилась, посредством того же механизма она стала влиять на орбиту внутренней планеты HAT-P-7b.

Но здесь влияние того же эффекта оказалось иным, так как движение внешней планеты не было естественным, а, напротив, являлось продуктом внешнего воздействия. В результате этих воздействий планета HAT-P-7b получила ретроградную орбиту. А в дальнейшем воздействие на ретроградную HAT-P-7b от HAT-P-7c препятствовало ее нормализации, стабилизируя нетипичную орбиту.