Астрономы впервые измерили наклон орбиты у далекой экзопланеты

Европейские планетологи впервые выяснили, под каким углом вокруг звезды в созвездии Живописца вращается экзопланета. Их результаты подтвердили, что классическая теория образования планет из протопланетного диска верна. Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал Astrophysical Journal Letters.

"Направление вращения звезды можно определить по тому, насколько сильно сдвигаются в ее спектре определенные линии, которые связаны с поглощением излучения в верхних слоях атмосферы звезды. Проблема в том, что этот сдвиг необычайно мал, примерно в 100 раз меньше видимых размеров светила. Это как если бы мы пытались увидеть следы астронавтов на Луне с Земли", – рассказал один из авторов исследования, астрофизик из Гренобльского университета (Франция) Жан-Батист Ле-Букин.

Ле-Букин и его коллеги наблюдали за второй по яркости звездой в созвездии Живописца (β Pictoris). Этот бело-желтый карлик находится в 64 световых годах от Солнечной системы. β Pictoris и ее окружение очень молоды, их возраст не превышает 20 млн лет.

Эту звездную систему астрономы начали детально изучать еще 40 лет назад. Тогда оказалось, что она вырабатывает необычно много инфракрасного излучения. Позже ученые выяснили, что его источником служит газопылевой диск, внутри которого есть планета, β Pictoris b. Ее первые фотографии сделал "Хаббл", в 2009 году.

С тех пор благодаря размерам этого газового гиганта, а также небольшому расстоянию между ним и Землей, β Pictoris b стал одной из главных "мишеней" планетологических исследований. К примеру, ученые давно пытаются понять, наклонена ли орбита этой планеты к плоскости ее звездной системы на 45 градусов, как на то указывает положение протопланетного диска, или же это не так.

Отклонение звездной оси

Европейские планетологи получили первые подобные данные с помощью инструментов VLTI и GRAVITY, которые установлены на европейский оптический телескоп VLT в чилийской пустыне Атакама. Они могут фиксировать в структуре спектра звезд даже небольшие сдвиги, которые связаны с характером их вращения вокруг собственной оси.

Воспользовавшись этим, ученые наблюдали за самой яркой точкой внутри беты Живописца. Она связана с излучением, которое поглощают и вырабатывают атомы брома. По тому, куда эта точка сдвигается относительно центра звезды, астрономы могут понять, в какую сторону и с какой скоростью светило вращается вокруг своей оси.

Оказалось, что в этом отношении бета Живописца не отличается от Солнца. Как и в нашей системе, ось ее вращения оказалась почти перпендикулярна орбите ее планеты и протопланетному диску, отклоняясь от них всего на 3–5 градусов.

"В прошлом нас сильно удивляло, что более трети известных нам экзопланет, которые вращаются недалеко от светила, расположены на орбитах, которые предположительно не совпадают с положением экватора их звезд. Некоторые планеты даже вращались по ретроградным орбитам. Все это ставило под сомнение теории о том, что планеты возникают внутри тонких газопылевых дисков", – объяснил еще один автор работы, профессор Эксетерского университета (Великобритания) Стефан Краус.

Первые практические наблюдения такого рода, как отмечает Краус, говорят в пользу того, что классические теории формирования планет все же ближе к истине, чем альтернативные объяснения. Как надеются астрономы, последующие измерения направления и скорости вращения других звезд помогут им доказать это или же получить свидетельства того, что планеты могут возникать по разным сценариям.