От прессъобщение на телескопа Subaru и Националната астрономическа обсерватория на Япония:
Изследователски екип, ръководен от астрономи от Университета в Токио и Националната астрономическа обсерватория на Япония (NAOJ), откри, че наклонените орбити могат да са типични, а не редки за екзопланетарните системи - тези извън нашата Слънчева система. Техните измервания на ъглите между осите на въртене на звездата (звездна въртяща ос) и орбитата на планетата (планетна орбитална ос) на екзопланети HAT-P-11b и XO-4b показват, че орбитите на екзопланетите са силно наклонени. Това е първият път, когато учените са измерили ъгъла за малка планета като HAT-P-11 b. Новите открития осигуряват важни наблюдателни показатели за тестване на различни теоретични модели за това как са се развивали орбитите на планетарните системи.
След откриването на първата екзопланета през 1995 г., учените са идентифицирали повече от 500 екзопланети, планети извън нашата Слънчева система, почти всички от които са гигантски планети. Повечето от тези гигантски екзопланети отблизо обикалят своите звезди-домакини, за разлика от гигантските планети на нашата Слънчева система, като Юпитер, които обикалят около Слънцето от разстояние. Приетите теории предполагат, че тези гигантски планети първоначално са се образували от изобилие от планетообразуващи материали далеч от техните звезди-домакини и след това са мигрирали до сегашните си близки места. Предлагат се различни процеси на миграция, които обясняват близките гигантски екзопланети.
Моделите за миграция между дисково и планетно миграция се фокусират върху взаимодействията между планетата и нейния протопланетен диск, диска, от който първоначално се е образувал. Понякога тези взаимодействия между протопланетарния диск и формиращата се планета водят до сили, които карат планетата да пада към централната звезда. Този модел прогнозира, че оста на въртене на звездата и орбиталната ос на планетата ще са в съответствие една с друга.
Моделите на миграция на планетата и планетата за взаимодействие са фокусирани върху взаимното разсейване между гигантските планети. Миграцията може да възникне от разсейване на планетата, когато множество планети се разпръснат по време на създаването на две или повече гигантски планети в протопланетарния диск. Докато някои от планетите се разпръскват от системата, най-вътрешната може да установи крайна орбита много близо до централната звезда. Друг сценарий за взаимодействие планета и планета, миграцията на Козай, постулира, че дългосрочното гравитационно взаимодействие между вътрешна планета-гигант и друг небесен обект, като другарска звезда или външна гигантска планета с течение на времето, може да промени орбитата на планетата, придвижвайки вътрешна планета по-близо до централната звезда. Миграционните взаимодействия между планетата и планетата, включително разсейването на планетата и планетата и миграцията на Козай, могат да създадат наклонена орбита между планетата и звездната ос.
Като цяло, наклонът на орбиталните оси на близко разположени планети спрямо въртящите се оси на приемащата звезда се очертава като много важна наблюдателна основа за поддържане или опровергаване на миграционни модели, върху които се фокусират теориите на орбиталната еволюция. Изследователска група, ръководена от астрономи от Университета в Токио и NAOJ, концентрира своите наблюдения с телескопа Subaru върху изследването на тези наклони за две системи, за които се знае, че имат планети: HAT-P-11 и XO-4. Групата измерва ефекта на Rossiter-McLaughlin (оттук нататък RM) на системите и открива доказателства, че орбиталните им оси се наклоняват спрямо въртящите се оси на техните домакини.
Ефектът RM се отнася до очевидни нередности в радиалната скорост или скоростта на небесен обект в линията на наблюдение на наблюдателя по време на планетарни транзити. За разлика от спектралните линии, които обикновено са симетрични в измервания на радиална скорост, тези с RM ефект се отклоняват в асиметричен модел (виж фигура 1). Подобно видимо изменение на радиалната скорост по време на транзит разкрива проецирания от небето ъгъл между звездната въртяща ос и планетарната орбитална ос. Телескопът Subaru е участвал в предишни открития на RM ефекта, които учените са изследвали за приблизително тридесет и пет екзопланетарни системи досега.
През януари 2010 г. изследователски екип, ръководен от астрономите на настоящия екип от Токиоския университет и Националната астрономическа обсерватория на Япония, използва телескопа Subaru за наблюдение на планетарната система XO-4, която се намира на 960 светлинни години от Земята в района на Lynx , Планетата на системата е около 1,3 пъти по-масивна от Юпитер и има кръгова орбита от 4,13 дни. Откриването им на RM ефекта показа, че орбиталната ос на планетата XO-4 b се наклонява към спиновата ос на приемащата звезда. Досега само телескопът Subaru е измервал RM ефекта за тази система.
През май и юли 2010 г. настоящият изследователски екип проведе целенасочени наблюдения на екзопланетарната система HAT-P-11, която се намира на 130 светлинни години от Земята към съзвездието Cygnus. Планетата с размер на Нептун HAT-P-11 b обикаля орбитата си звезда в некръгла (ексцентрична) орбита от 4,89 дни и е сред най-малките екзопланети, откривани някога. До това изследване учените са открили само ефекта на RM за гигантски планети. Откриването на RM ефекта за планетите с по-малък размер е предизвикателно, защото сигналът за RM ефекта е пропорционален на размера на планетата; колкото по-малка е транзитната планета, толкова по-слаб е сигналът.
; Екипът се възползва от огромната мощност за събиране на светлина от 8.2 м огледало на телескопа Subaru, както и от прецизността на неговия спектрограф с висока дисперсия. Техните наблюдения не само доведоха до първото откриване на ефекта на RM за по-малка екзопланета с размер на Нептун, но и дадоха доказателства, че орбиталната ос на планетата се наклонява към звездната ос на въртене с приблизително 103 градуса в небето. Изследователска група в САЩ използва телескопа Keck и направи независими наблюдения на RM ефекта на същата система през май и август 2010 г .; техните резултати бяха подобни на резултатите от наблюденията на екипа на Университета в Токио / NAOJ през май и юли 2010 г.
Наблюденията на настоящия екип за ефекта на RM за планетарните системи HAT-P-11 и XO-4 показват, че те имат планетни орбити, силно наклонени към въртящите се оси на техните домакини. Последните резултати от наблюдения за тези системи, включително тези, получени независимо от откритите тук резултати, предполагат, че такива силно наклонени планетни орбити могат да съществуват обикновено във Вселената. Сценарият на миграция планета-планета, причинен от разсейване на планетата-планета или миграция на Kozai, а не сценарият на планетата-диск би могъл да отчете тяхната миграция към сегашните места.
Измерванията на ефекта на RM за отделните системи обаче не могат да определят решително между сценариите за миграция. Статистическият анализ може да помогне на учените да определят кой, ако има такъв, процес на миграция е отговорен за силно наклонените орбити на гигантските планети. Тъй като различните модели на миграция предвиждат различни разпределения на ъгъла между звездната ос и планетарната орбита, разработването на голяма извадка от RM ефекта позволява на учените да подкрепят най-правдоподобния процес на миграция. Включването на измерванията на ефекта RM за такава малка по размер планета като HAT-P-11 b в извадката ще играе важна роля в дискусиите за планетарни миграционни сценарии.
Много изследователски групи планират да направят наблюдения на ефекта на RM с телескопи по целия свят. Настоящият екип и телескопът Subaru ще играят неразделна роля в предстоящите разследвания. Непрекъснатите наблюдения на транзитните екзопланетни системи ще допринесат за разбиране на историята на формирането и миграцията на планетарните системи в близко бъдеще.
