Астрономы, возможно, обнаружили любопытное происхождение одних из самых необычных планет во Вселенной — так называемых «двойных горячих юпитеров». Исследователи надеются, что их открытие поможет найти больше этих редких экзопланет.

Горячие юпитеры — это раскаленные газовые гиганты размером с Юпитер или больше, которые вращаются так близко к своим звездам, что их «год» может длиться меньше земных суток. Хотя сами по себе горячие юпитеры встречаются редко (они есть лишь у 1% звезд), еще более необычны двойные горячие юпитеры — пары таких планет в двойных звездных системах, где по одному гиганту обращается вокруг каждой из звезд.

Подобное расположение долгое время ставило ученых в тупик, поскольку противоречило общепринятым теориям формирования планет. Однако новое исследование предлагает возможное объяснение: оказывается, естественная эволюция двойных систем может приводить к образованию горячего юпитера у каждой звезды.

Ключ к разгадке — миграция по механизму Цейпеля-Лидова-Козаи

Процесс, изученный командой, называется миграцией фон Цейпеля-Лидова-Козаи (ZLK). Согласно этой теории, планеты с необычными орбитами или наклонениями могут со временем подвергаться гравитационному влиянию второго светила в системе, что заставляет их мигрировать внутрь и превращаться в горячие юпитеры.

«Механизм ZLK — это своеобразный танец», — объясняет Малена Райс, астроном из Йельского университета и руководитель исследования. «В двойной системе вторая звезда может искажать орбиты планет, заставляя их смещаться ближе к своим светилам. Мы показали, что планеты в таких системах могут проходить зеркальную миграцию, в результате чего у обеих звезд появляются горячие юпитеры».

Моделирование миллиардов лет эволюции

Чтобы прийти к такому выводу, команда провела серию компьютерных симуляций эволюции двойных звезд с двумя планетами. Для расчетов использовался суперкомпьютер Grace в Йельском центре вычислительных исследований, а также данные из архива экзопланет NASA и миссии Gaia Европейского космического агентства (ESA).

«С правильным кодом и достаточной вычислительной мощностью мы можем моделировать, как планеты меняются за миллиарды лет, — говорит исследователь из Йеля Юру Лю. — Эти процессы слишком медленны для человеческой жизни, но они оставляют следы, которые мы можем наблюдать».

Горячие юпитеры — загадочные и притягательные

Неожиданным следствием исследования стало то, что оно делает модели формирования планет еще более интересными.

«Ожидается, что газовые гиганты образуются далеко от своих звезд, — отмечает Лю. — Поэтому горячие юпитеры одновременно и доступны для изучения, и полны загадок, что делает их крайне любопытными объектами».

Где искать двойные горячие юпитеры?

Команда предлагает пересмотреть двойные системы, в которых уже обнаружен один горячий юпитер. Однако есть важное условие: звезды в такой системе должны находиться на «идеальном» расстоянии друг от друга — не слишком близко и не слишком далеко.

«Наш механизм работает лучше всего, когда звезды находятся на умеренном удалении, — поясняет соавтор исследования, астроном из Йеля Тигер Лу. — Они должны быть достаточно далеко, чтобы вокруг каждой могла сформироваться планета-гигант, но достаточно близко, чтобы гравитационно влиять друг на друга в течение жизни системы».

Что дальше?

Исследование было опубликовано 10 июня в The Astrophysical Journal и открывает новые пути для поиска экзотических планетных систем. Возможно, в ближайшие годы астрономы найдут еще больше «двойных горячих юпитеров», что поможет лучше понять, как формируются планеты в двойных звездных системах.

Хотите узнать больше? Следите за новыми открытиями в области экзопланет — Вселенная еще не раз удивит нас!