С тех пор ученые обнаружили сотни подобных планет, однако вопрос об их происхождении до сих пор оставался открытым. Новое исследование команды астрономов из Токийского университета, предлагает способ определить, как эти гиганты оказались так близко к своим звездам.
Согласно современным представлениям, горячие Юпитеры изначально формировались далеко от своих светил — подобно тому, как на периферии нашей Солнечной системы образовался Юпитер, и лишь потом мигрировали внутрь. Существуют две основные гипотезы такой миграции. Первая предполагает, что гравитационное взаимодействие с другими объектами сначала вытягивает орбиту планеты, делая ее сильно эллиптической, а затем приливные силы вблизи звезды постепенно скругляют ее. Этот процесс называют миграцией с высоким эксцентриситетом. Вторая гипотеза описывает более спокойный сценарий: планета медленно движется к звезде по спирали, пока еще находится внутри протопланетного диска из газа и пыли.
Различить эти два пути оказалось непросто. Миграция с высоким эксцентриситетом может наклонить орбиту планеты относительно оси вращения звезды, но приливные силы со временем способны стереть этот наклон. В итоге выровненная орбита может быть результатом обоих процессов.
Группа под руководством аспиранта Юго Каваи и доцента Акихико Фукуи из Токийского университета предложила новый подход. Ученые сосредоточились на времени, которое требуется для скругления орбиты при миграции с высоким эксцентриситетом. Это время зависит от массы планеты, характеристик орбиты и приливных сил. Логика проста: если планета мигрировала по «бурному» сценарию, процесс скругления ее орбиты должен был завершиться за время существования системы.
Рассчитав время скругления орбит для более чем пятисот известных горячих Юпитеров, ученые обнаружили около тридцати планет, которые не укладываются в эту схему. Их орбиты уже круглые, хотя расчетное время их скругления превышает возраст их планетных систем. Иными словами, у них просто не было достаточно времени, чтобы пройти через процесс миграции с высоким эксцентриситетом.
Эти планеты соответствуют и другим ожиданиям для дисковой миграции. Их орбиты не имеют заметного наклона, что указывает на плавное движение к звезде без сильных гравитационных возмущений. Многие из них входят в многопланетные системы — конфигурацию, которую миграция с высоким эксцентриситетом обычно разрушает, выбрасывая или рассеивая соседние планеты.
Обнаружение планет с четкими следами их миграционной истории открывает новые возможности для изучения эволюции планетарных систем. Будущие работы, посвященные изучению атмосфер и химического состава горячих Юпитеров могут раскрыть, в каких областях протопланетных дисков они первоначально сформировались.
Ранее ученые создали трехмерную карту атмосферы «сверхгорячего Юпитера».
