Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Бóльшую часть своего 111-дневного года она проводит приблизительно на том же расстоянии, что и Земля по отношению к Солнцу. Затем ныряет к центру, огибая свою звезду всего лишь за 30 часов. При наблюдении за этим быстрым и яростным летом в космический телескоп «Спитцер» был зафиксирован скачок температуры с 500 °C до 1200 °C в течение каких-то шести часов. Даже если бы существовал солнцезащитный крем для температуры 1000 °C, лето на HD 80606 b точно не подходит для загара. Стремительно нагревающаяся атмосфера планеты расширяется, оказываясь во власти мощнейших бурь с умопомрачительной скоростью ветра до 18 000 км/ч. По словам астронома Грегори Лафлина, проводившего наблюдение за планетой с помощью «Спитцера», это «одна из самых яростных бурь в Галактике». Если бы вы решили укрыться под пляжным зонтиком на верхней границе облаков этого газового мира, вы бы увидели, как звезда в небе раздувается до размера 30 видимых нами с Земли солнечных дисков и становится в 1000 раз ярче.

Но если HD 80606 b не могла сформироваться на своей чрезвычайно вытянутой орбите, мы снова оказываемся в роли детективов, исследующих место преступления в поисках следов злоумышленника. Проблема даже не в том, что соседние планеты находятся слишком далеко: в системе HD 80606 нет никаких других планет (во всяком случае, согласно имеющимся данным наблюдений). В отсутствие иных подозреваемых в центре внимания оказывается звезда, у которой, между прочим, есть сестра.

Звезды HD 80606 и HD 80607 образуют широкую двойную систему со средним расстоянием между компонентами, равным 1200 а.е., что соответствует 125 расстояниям от Сатурна до нашего Солнца. Это слишком большая дистанция, чтобы звезды могли оказывать существенное влияние на формирование планет в окрестностях друг друга. Однако под воздействием второй звезды орбита планеты HD 80606 b вполне могла вытянуться за счет механизма Козаи — Лидова. В главе 5 мы рассматривали его в качестве возможного фактора формирования горячих юпитеров. Попеременно растягивая и наклоняя орбиту планеты, звездная «тетка» могла заставить ее переместиться к центру системы.

Если это действительно случилось с HD 80606 b, газовый гигант мог сформироваться на приличном расстоянии, сопоставимом с расстоянием от Солнца до Юпитера, на обычной круговой орбите. В течение следующих 10 млн лет под влиянием притяжения второй звезды орбита такой планеты должна была периодически колебаться, переходя с сильно вытянутой траектории на траекторию с большим наклонением. Когда орбита, наконец, приобрела эллиптическую форму, планета стала обращаться ближе к своей звезде, что привело к приливному разогреву из-за более интенсивного взаимодействия со светилом и переходу на все более близкие орбиты. В результате планета стала двигаться по эллиптической траектории, не выходящей за пределы расстояния от Солнца до Земли. В конечном итоге приливное притяжение должно взять верх над влиянием второй звезды, а планета HD 80606 b должна вернуться на круговую орбиту, став горячим юпитером.

Вмешательством второй звезды системы можно было бы объяснить большие эксцентриситеты некоторых из найденных экзопланет. В феврале 2016 г. рекорд HD 80606 b был побит экзопланетой с поразительным эксцентриситетом 0,96. HD 20782 b обращается вокруг своей звезды на расстоянии 117 световых лет в созвездии Печь. Двигаясь по сплющенной эллиптической траектории, этот мир перемещается в диапазоне от 0,06 а.е. до 2,5 а.е. Ее звезда, как и звезда планеты HD 80606b, имеет звезду-компаньона, воздействие которой могло заставить вытянуться орбиту планеты. И все-таки встречаются в мире планет и другие преступления, требующие иного объяснения.

Планетные автодромы

В конце 1990-х гг. было обнаружено множество солнцеподобных звезд с одной планетой и ни одной — с несколькими. Первым исключением стала звезда Ипсилон Андромеды A.

Как и наше Солнце, Ипсилон Андромеды A окружена четырьмя газовыми гигантами[25]. В отличие от планет Солнечной системы, все они располагаются в пределах, сравнимых с орбитой Юпитера. Их массы составляют не менее 0,7, 2, 4 и 10 масс Юпитера. Самая маленькая и близкая из четверки по крайней мере вдвое массивнее Сатурна, имеет период обращения 4–5 суток и находится на расстоянии 0,06 а.е.

Открытие планетной системы с четырьмя огромными планетами, располагающимися в пределах орбиты первого газового гиганта в Солнечной системе, стало выдающимся событием. Кроме того, оно вошло в историю как открытие первой многопланетной системы вокруг обычной (не мертвой) звезды. Но что по-настоящему удивило исследователей в системе вокруг Ипсилон Андромеды A, так это совершенно не укладывающиеся в привычные представления орбиты планет.