Объяснено появление непропорционально больших "горячих Юпитеров"

Двое исследователей из испанского Центра астробиологии и Института астрофизики им. Макса Планка (Германия) теоретически объяснили появление "горячих Юпитеров" (экзопланет с массой, близкой к юпитерианской), размеры которых не соответствуют ожиданиям теоретиков.

Известно, что радиус коричневых карликов и планет-гигантов определяется их внутренней температурой, которая зависит от массы и возраста объекта, а также от особенностей его взаимодействия с излучением звезды. Другими словами, в группе планет, схожих по составу и массе, все элементы со временем должны приходить к какому-то одному значению радиуса R0. Возраст светил, вокруг которых обращаются экзопланеты, обычно оценивается в несколько миллиардов лет; если предположить, что это значение верно и для планетных систем, то времени на эволюцию в сторону R0 должно быть вполне достаточно.

Экспериментальные данные по "горячим Юпитерам", полученные транзитным и доплеровским методами, не слишком хорошо согласуются с теорией. В последние годы астрономы обнаружили как минимум два серьёзных несоответствия: некоторые экзопланеты оказываются непропорционально крупными, а радиус экзопланет с массой, примерно равной одной юпитерианской, изменяется в слишком широких пределах. Ранее учёные пытались связать это, к примеру, с омическим и приливным нагревом и неэффективной конвекцией.

Регистрацию "аномальных" значений радиуса также можно объяснить тем, что экзопланеты и их звёзды отличаются друг от друга по возрасту. Именно такой вариант рассматривается в новой работе.

Свою гипотезу авторы построили на основе уже установленных законов эволюции чрезмерно увеличенных "горячих Юпитеров". Такие экзопланеты подходят на совсем небольшое (~0,05 а. е.) расстояние к звезде, и траектория их движения принимает круговой вид, причём временные параметры этого процесса хорошо известны. Кроме того, "горячие Юпитеры" на подобных орбитах со временем приближаются к светилу и погибают. Если масса и радиус звезды и экзопланеты определены (а собирать точную информацию такого рода астрономы уже научились), то примерное время существования последней на орбите можно рассчитать. Поскольку зависимость этого времени от интервала, разделяющего планету и звезду, довольно крутая, большинство наблюдаемых планет, вероятно, ещё не успело отойти на значительное расстояние от места образования и придвинуться к светилу. Отсюда можно сделать вывод о том, что многие "горячие Юпитеры" увеличенных размеров молоды: их возраст составляет около 100 млн лет.

Появление "горячих Юпитеров" на орбитах малого радиуса у старых звёзд учёные называют следствием объединения компонентов двойных систем, в ходе которого формируется аккреционный диск и создаются условия для образования новых планет, кажущихся нам чрезвычайно молодыми. Предшественниками таких систем могут быть распространённые контактные двойные типа W Большой Медведицы.

Полную версию отчёта опубликует издание Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам NewScientist.