Планетологи опровергли устоявшееся мнение о горячих юпитерах

Горячие юпитеры — экзопланеты с массой, схожей с массой Юпитера. Они находятся от родительской звезды на гораздо меньшем расстоянии, чем Меркурий от Солнца, и делают полный оборот вокруг светила за считаные дни или часы. Считается, что эти планеты-гиганты формируются не возле самой звезды, поскольку на таком расстоянии недостаточно газа и пыли для образования планет, а вдали от нее. Затем в протопланетном диске, по мере развития планетной системы, горячие юпитеры мигрируют ближе к своему светилу.   

До недавнего времени планетологи считали, что эти планеты-гиганты изолированы вокруг своей звезды, то есть вращаются в одиночестве и не имеют других планет-соседей поблизости. Это мнение основано на гипотезе, согласно которой процессы, связанные с миграцией горячих юпитеров к звезде, приводят к уничтожению или выбросу планет поменьше на внутренней орбите. Однако международная команда ученых под руководством планетолога Равит Хеллед (Ravit Helled) из Цюрихского университета опровергла это мнение.

Исследователи обнаружили, что в одной из планетных систем, помимо горячего юпитера, существуют и другие экзопланеты. В частности, так называемая суперземля (находится еще ближе к звезде, чем горячий юпитер) во внутренней области и массивный ледяной гигант (расположен гораздо дальше от звезды, чем горячий юпитер) во внешней. Получается, горячие юпитеры не всегда одиноки в планетной системе, а значит, процесс их миграции должен быть иным. По-видимому, он позволяет сохранить архитектуру системы. О своем открытии команда Хеллед рассказала в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

В 2006 году ученые открыли одиночную звезду в созвездии Волк, на расстоянии приблизительно 400 световых лет от Солнца. Она получила обозначение WASP-132. Звезда представляет собой оранжевый карлик, который примерно на три четверти больше Солнца как по радиусу, так и по массе.

Спустя 10 лет исследователи подтвердили наличие вблизи звезды горячего юпитера WASP-132 b: масса экзопланеты составляет менее половины массы Юпитера, а радиус в 0,87 раза больше радиуса нашего газового гиганта. Полный оборот вокруг родительской звезды WASP-132 b совершает за 7,1 дня. 

В 2021 году «охотник за экзопланетами», космический телескоп NASA TESS, обнаружил вблизи звезды WASP-132 еще одну экзопланету — суперземлю WASP-132 c. Оказалось, этот объект расположен еще ближе к родительскому светилу, чем горячий юпитер. WASP-132 c делает полный оборот вокруг звезды за 24,2 земных часа. Масса экзопланеты в шесть раз больше массы Земли, а радиус — в 1,85 раза. 

В 2024 году исследователей ждал еще один сюрприз. Они получили данные о предположительном наличии в системе третьей планеты — массивного ледяного гиганта WASP-132 d. Существование этой экзопланеты подтвердила команда Хеллед, о чем ученые рассказали в своей статье. 

Новый мир расположен гораздо дальше от родительской звезды, чем две другие экзопланеты, —примерно там, где в Солнечной системе главный пояс астероидов. Масса WASP-132 d составляет 5,16 массы Юпитера, а полный оборот вокруг звезды экзопланета делает за 4,9 земных года. 

Кроме того, команда Хеллед сообщила о существовании в системе коричневого карлика — это «зародыши», которым не хватило массы, чтобы стать настоящими звездами. Они легче светил, но тяжелее газовых гигантов вроде Юпитера. По словам планетолога, коричневый карлик может обладать массой, равной 18,5 массы Юпитера, и делать полный оборот вокруг звезды WASP-132 каждые 18 земных лет. 

Таким образом, наличие суперземли и ледяного гиганта в планетной системе WASP-132 ставит под сомнение классическую модель миграции горячих юпитеров. Если бы их движение к звезде сопровождалось динамическими возмущениями, как предполагали ранее, орбиты соседних планет были бы разрушены. Вместо этого наблюдения указывают на более «спокойный» и стабильный процесс миграции в протопланетном диске, который позволил сохранить сложную структуру системы.

Группа Хеллед продолжит наблюдения за планетной системой с помощью космического телескопа оптического диапазона Gaia, который принадлежит Европейскому космическому агентству. Этот аппарат фиксирует малейшие изменения положения звезд для выявления планет и коричневых карликов.

Отметим, планетная система WASP-132 с горячим юпитером в составе не единственная в своем роде. Ранее ученые открыли желтый карлик WASP-47 в 882 световых годах от Солнца, вокруг которого вращаются четыре планеты: горячий юпитер WASP-47 b, суперземля WASP-47 e, горячий нептун WASP-47 d и газовый гигант WASP-47 с. Чем больше у ученых будет информации о подобного рода объектах, тем точнее они смогут строить модели формирования планетных систем и лучше разбираться в их природе.