З прес-релізу телескопа Subaru і Національної астрономічної обсерваторії Японії:
Дослідницька група на чолі з астрономами з Університету Токіо та Національної астрономічної обсерваторії Японії (NAOJ) виявила, що похилі орбіти можуть бути типовими, а не рідкісними для екзопланетних систем - тих, що знаходяться поза нашою Сонячною системою. Їх вимірювання кутів між осями обертання зірки (зоряною обертовою віссю) та орбітою планети (планетарною орбітальною віссю) екзопланет HAT-P-11b та XO-4b демонструють, що ці орбіти екзопланет сильно нахилені. Це перший раз, коли вчені виміряли кут для такої маленької планети, як HAT-P-11 b. Нові результати дають важливі спостережні показники для тестування різних теоретичних моделей того, як розвивалися орбіти планетарних систем.
З часу відкриття першої екзопланети в 1995 році вчені визначили понад 500 екзопланет, планет поза нашою Сонячною системою, майже всі з яких - планети-гіганти. Більшість цих гігантських екзопланет близько обходять навколо зірок-господарів, на відміну від гігантських планет нашої Сонячної системи, як Юпітер, які обходять навколо Сонця відстань. Прийняті теорії припускають, що ці планети-гіганти спочатку формувались з рясних пластотворних матеріалів, далеких від зірок-господарів, а потім мігрували до своїх поточних близьких місць. Для пояснення близьких гігантських екзопланет запропоновано різні процеси міграції.
Моделі міграції диска-планети міграції фокусуються на взаємодії планети з її протопланетним диском, диском, з якого вона спочатку сформована. Іноді ці взаємодії між протопланетним диском і формуючою планетою призводять до сил, які змушують планету впасти в бік центральної зірки. Ця модель передбачає, що вісь спіна зірки та орбітальна вісь планети будуть урівні один з одним.
Моделі міграції планет-планета взаємодії орієнтувались на взаємне розсіювання між планетами-гігантами. Міграція може відбуватися від розсіювання планет, коли кілька планет розсіюються під час створення двох або більше планет-гігантів всередині протопланетного диска. У той час як частина планет розсіюється від системи, найглибша може встановити остаточну орбіту дуже близько до центральної зірки. Інший сценарій взаємодії планета-планета, міграція Козая, постулює, що тривала гравітаційна взаємодія між внутрішньою планетою-гігантом та іншим небесним об'єктом, таким як зірка-супутник або зовнішня планета-гігант, з часом може змінити орбіту планети, перемістивши внутрішню планету ближче до центральної зірки. Міграційні взаємодії планети-планети, включаючи розсіювання планети-планети та міграцію Козая, можуть призвести до похилої орбіти між планетою та зоряною віссю.
В цілому, нахил орбітальних осей планет, що знаходяться поблизу від спінових осей господарів, виступає як дуже важлива спостережна основа для підтримки або спростування міграційних моделей, на яких спираються теорії еволюції орбіти. Дослідницька група під керівництвом астрономів з Університету Токіо та NAOJ зосередила свої спостереження з телескопом Subaru на дослідженні цих схильностей для двох систем, які, як відомо, мають планети: HAT-P-11 і XO-4. Група виміряла вплив систем Россітера-Маклафліна (далі RM) і виявила докази того, що їх орбітальні осі нахиляються відносно осей спіна їхніх зірок-господарів.
Ефект RM стосується явних нерівностей у радіальній швидкості або швидкості небесного об'єкта в лінії зору спостерігача під час планетарних транзитів. На відміну від спектральних ліній, які, як правило, симетричні в мірах радіальної швидкості, ті, що мають ефект RM, відхиляються в асиметричний малюнок (див. Малюнок 1). Таке явне коливання радіальної швидкості під час транзиту виявляє кут, проектований небосхилом між зоряною спіновою віссю та планетарною орбітальною віссю. Телескоп Subaru брав участь у попередніх відкриттях ефекту RM, які вчені досліджували протягом приблизно тридцяти п’яти екзопланетних систем.
У січні 2010 року дослідницька група під керівництвом астрономів нинішнього Токіоського університету та Національної астрономічної обсерваторії Японії застосувала телескоп Subaru для спостереження за планетарною системою XO-4, що лежить за 960 світлових років від Землі в регіоні Lynx . Планета системи приблизно в 1,3 рази більша за Юпітер і має кругову орбіту 4,13 дня. Їх виявлення ефекту RM показало, що орбітальна вісь планети XO-4 b нахиляється до осі спіна зірки-господаря. Досі лише телескоп Subaru вимірював ефект RM для цієї системи.
У травні та липні 2010 року нинішня дослідницька група проводила цілеспрямовані спостереження за екзопланетною системою HAT-P-11, яка лежить на відстані 130 світлових років від Землі до сузір'я Цигнуса. Планета розміром з Нептуном HAT-P-11 b обертається навколо своєї зірки-господаря по некруговій (ексцентричній) орбіті 4,89 дня і є однією з найменших екзопланет, які коли-небудь були виявлені. До цього дослідження вчені виявили лише ефект РМ для планет-гігантів. Виявлення ефекту RM для планет меншого розміру є складним, оскільки сигнал ефекту RM пропорційний розміру планети; чим менша транзитна планета, тим слабший сигнал.
; Команда скористалася величезною потужністю збору світла дзеркала телескопа Subaru 8,2 м, а також точністю спектрографа з високою дисперсією. Їхні спостереження призвели не тільки до першого виявлення ефекту RM для меншої екзопланети розміром Нептуна, але й надали докази того, що орбітальна вісь планети нахиляється до зоряної спінової осі приблизно на 103 градуси на небі. У травні та серпні 2010 року дослідницька група в США використовувала телескоп Кека і проводила незалежні спостереження за ефектом RM тієї ж системи; їх результати були схожими на результати спостережень в університеті Токіо / NAOJ за травень та липень 2010 року.
Спостереження нинішньої команди щодо ефекту RM для планетних систем HAT-P-11 і XO-4 показали, що вони мають планетарні орбіти, сильно нахилені до осей спіна їхніх зірок-господарів. Останні результати спостережень щодо цих систем, включаючи отримані незалежно від наведених тут висновків, свідчать про те, що такі високосхилі планетарні орбіти можуть існувати у Всесвіті. Сценарій міграції планети-планети, спричинений чи розсіюванням планети-планети чи міграцією Козая, а не сценарієм планети-диска, може спричинити їх міграцію до теперішніх місць.
Однак вимірювання ефекту RM для окремих систем не можуть вирішально розмежовувати між міграційними сценаріями. Статистичний аналіз може допомогти вченим визначити, який, якщо такий є, міграційний процес відповідає за сильно похилі орбіти планет-гігантів. Оскільки різні моделі міграції прогнозують різний розподіл кута між зоряною віссю та планетарною орбітою, розробка великої вибірки ефекту RM дозволяє вченим підтримати найбільш правдоподібний процес міграції. Включення вимірювань ефекту RM для такої малогабаритної планети, як HAT-P-11 b, у вибірку відіграватиме важливу роль в обговоренні планетарних сценаріїв міграції.
Багато дослідницьких груп планують здійснити спостереження за ефектом РМ за допомогою телескопів у всьому світі. Нинішня команда та телескоп Subaru відіграватимуть невід'ємну роль у наступних дослідженнях. Постійні спостереження за транзитними екзопланетними системами сприятимуть усвідомленню історії та міграції планетарних систем найближчим часом.
