Ученые пересмотрят теорию формирования планет из-за "горячих Юпитеров"

"Горячие Юпитеры" — это разновидность красного флага, символизирующего, что привычная нам простая картина формирования планетарных систем имеет изъяны", — уверена Ребекка Доусон () из (США).

Исследователь ведет речь о стандартной картине образования планет, по которой планета после возникновения остается примерно там же, где и возникла. "Горячие Юпитеры" в этом смысле напоминают следы тропического климата и соответствующей жизни, найденные в Антарктиде: перед нами явное свидетельство миграции, ведь газовый гигант не может сформироваться столь близко от родительской звезды. Следовательно, раскаленные гигантские планеты, отстоящие от светила ближе, чем Меркурий от Солнца, почему-то мигрировали "внутрь" своей системы.

Что именно двигает огромные экзопланеты к звездам? Многие из них характеризуются наклоненной орбитой, расположенной под большим углом к плоскости эклиптики их системы; другие же имеют сильно вытянутые орбиты, с большим эксцентриситетом. "Неправильность" означает, что перемещение с более далекой орбиты было быстрым и бурным, с сильнейшим взаимодействием с другими планетами системы.

Ребекка Доусон попробовала выяснить, есть ли корреляция между насыщенностью родительских звезд тяжелыми элементами, такими как железо, и наличием у них "горячих Юпитеров". Оказалось, что чем выше содержание железа в родительских светилах, тем больше вероятность встретить рядом с ним газовый гигант, имеющий вытянутую орбиту и при этом часто не лежащий в плоскости эклиптики системы. Если для бедных железом звезд 99,6% газовых гигантов ближе 1 а. е. имели "правильные" орбиты, то у богатых железом 98,3% они были "неправильными".

Г-жа Доусон объяснила это тем, что у "железистых" звезд был такой же по составу протопланетный диск, из которого быстрее образовывались плотные ядра твердых пород, служащие основой для газовых гигантов вроде Юпитера и Сатурна. Эти "драконьи зубы" у действительно богатых тяжелыми элементами дисков были относительно многочисленны, из-за чего там возникало много газовых гигантов. А чем больше гигантов в одной системе, тем меньше вероятность того, что они уживутся, не повлияв на свои орбиты. В гравитационном резонансе кто-то вынужденно будет перемещен к местному солнцу, а кто-то, возможно, навсегда покинет систему. 

Как это часто бывает, вскоре обнаружилось, что астроном Стюарт Тэйлор (Stuart Taylor) из Гонконга направил г-же Доусон письмо с информацией о том, что уже о сходной корреляции на астрономической конференции в Пекине летом 2012 года. Впрочем, г-н Тейлор посчитал изобилие железа у родительской звезды не причиной миграции гигантов, а ее следствием: согласно современным взглядам, миграция планеты-гиганта к своей звезде будет плохой — и часто последней — новостью в жизни малых планет, находившихся между будущим "горячим Юпитером" и его солнцем. Скорее всего, землеподобные планеты на этом пути будут сброшены на звезду, обогатив ее внешние слои железом и прочими тяжелыми элементами. Это объяснение, по словам его автора, совместимо с концепцией Ребекки Доусон: оба процесса, массового рождения газовых гигантов и падения планет-жертв миграции на звезду, могут взаимно дополнять друг друга.

Впрочем, с учетом стандартного соотношения масс светил и землеподобных планет, вращающихся вокруг них, трудно представить, как планеты с их небольшими массами могут существенно повлиять на концентрацию железа у такого тяжелого объекта, как звезда.

Остается только порадоваться тому, что из-за не слишком высокой концентрации железа на Солнце наши Уран и Нептун не набрали массу Юпитера и Сатурна, ибо тогда они смогли бы катапультировать к нему вышеупомянутых гигантов, попутно снизив вероятность возникновения жизни на Земле. Впрочем, есть мнение, что на самом деле нечто подобное все же , и газовых гигантов в Солнечной системе вначале было больше.

Отчет об исследовании будет опубликован 20 апреля в издании , а с его препринтом можно ознакомиться .