В последние годы астрономы рассмотрели множество других звездных систем. Они нашли достаточно доказательств «горячих юпитеров», тех газовых гигантов, которые близки к своей родительской звезде, и «супер-Земель», скалистых миров больше Земли, но меньше Нептуна. Но, не смотря на все их поиски и все открытия, есть только одна звездная система, которая включает их обоих.
Система называется WASP-47 и на самом деле имеет три планеты близких к звезде: горячий Юпитер, горячую супер-Землю и горячий Нептун. В то же время, другие 100 или около того таких же найденных горячих юпитеров не имеют каких-либо компаньонов в виде (обнаруженных, по крайней мере) супер-Земли. Что с ними не так?
Новое исследование предполагает, что их очень трудно найти, потому что супер-Земли очень легко разрушаются.
«Я утверждаю, что отсутствие компаньонов супер-Земель для горячих юпитеров, является доказательством того, что большинство из этих планет пережили сильные гравитационные эффекты от других планет или звезд в прошлом. Их отправляют на высоко эксцентрические орбиты, как кометы, а затем их орбиты циркулируют с течением времени», – сказал ведущий автор Александр Джеймс Мастилл, старший научный сотрудник по астрономии и физике из университета Лунда в Швеции, в электронном письме Discovery News.
«Во время фазы высокого эксцентриситета они разрушают любые супер-земли, которые вращаются близко к звезде, как правило, заставляя их сталкиваться со звездой или с самой планетой».
Большинство предположений Мастилла складываются из моделирования того, как выглядят экзопланетные системы и просмотра того, как планеты движутся под действием силы тяжести друг друга. Расчеты были сопоставлены с реальными системами экзопланет, чтобы увидеть, отражают ли они реальность.
Часть его работы, связанной с тем, что происходит с планетами, очень трудно понять. К примеру, планеты, чьи орбиты расположены далеко от их звезд и не притягивают их так сильно (или как часто проходят через них). Таковы основные методы для обнаружения планет.
«Я рассматриваю с близкого расстояния системы супер-Земель и спрашиваю, что случилось бы, если бы я добавил различные дополнительные тела на широких орбитах в системе. К примеру, такие гигантские планеты, как Юпитер, или двойные звезды», – сказал Мастилл.
«Я считаю, что примерно в 25 % этих систем супер-Земли будут дестабилизированы и начнут сталкиваться друг с другом. Отвечая на обратную проблему: учитывая то, что мы наблюдаем в системах супер-Земель, как некоторым из них удается иметь некоторые внешние планеты-гиганты? Это гораздо более сложный вопрос, и работа продолжается до сих пор».
Это, конечно, не объясняет, как WASP-47 удалось получить оба объекта, но Мастилл утверждает, что в данном случае не было высокого эксцентриситета миграции. Вместо этого, горячий Юпитер гипотетически переместился ближе к звезде из-за гравитационного взаимодействия с диском, образовавшего его. (Это две конкурирующие теории того, как сформированы планеты, но все-таки Мастилл сказал, что редкость WASP-47 свидетельствует о том, что высокий эксцентриситет миграции является доминирующим механизмом).
У Мастилла есть много идей относительно того, что изучать дальше. Некоторые мысли включают моделирование того, как формируются планеты в протопланетном диске перед выполнением того же моделирования (которое в настоящее время полагается на полностью сформированные планеты), или точно сымитировать реакцию того, как планеты врезаются друг в друга.
«Они могут бить друг друга так быстро, что способны разорвать друг друга на куски, а не сливаться в более крупные», – сказал Мастилл. – Было бы здорово смоделировать рождение и смерть планет от праха в прах!».