Игра в вышибалы: в двойных системах планеты часто выталкивают собратьев в межзвездное пространство
Астрономы выяснили, что планеты-сироты (их также называют изгоями) встречаются во Вселенной в 19 раз чаще, чем планеты на холодных окраинах звездных систем. Планеты-сироты не привязаны гравитацией к звезде и свободно летят сквозь межзвездное пространство. Сяочэнь Чжэн из Пекинского планетария и его соавторы опубликовали статью, где объяснили, как именно планеты покидают свои системы. Ученые назвали этот механизм «планетарными вышибалами».
Звезды часто рождаются парами. Вторая звезда нарушает гравитационный баланс планетной системы. Благодаря резонансу Лидова — Козаи гравитация звезды-компаньона постепенно искажает орбиту далекой планеты. За миллионы лет орбита вытягивается и превращается в длинный овал. Из-за этого планета начинает регулярно пересекать внутреннюю часть системы, где обычно вращаются горячие юпитеры и суперземли.
Когда орбиты пересекаются, планеты обмениваются энергией, словно шары в бильярде. Далекая планета и так слабо привязана к своей звезде, поэтому гравитационный толчок от внутренней планеты часто помогает ей превысить вторую космическую скорость. После этого планета отрывается от звезды и навсегда улетает в открытый космос.
Симуляции показывают, что горячие юпитеры выталкивают планеты размером с Юпитер в 80% случаев. Суперземли выталкивают газовых гигантов лишь в 6,5% случаев, но успешно выбрасывают из системы другие суперземли — с вероятностью 52%.
Экзопланеты: какие бывают, как их открыли и есть ли среди них пригодные для жизни
Внутренние «вышибалы» тоже рискуют, когда сближаются с другими планетами. Иногда они теряют момент импульса и падают на свою звезду. В других случаях их орбиты навсегда искажаются: они сильно наклоняются, вытягиваются или даже переворачиваются. Астрономы подсчитали, что механизм «вышибал» создает примерно 8% всех планет-сирот. Учитывая общее число таких объектов, процесс происходит довольно часто. Ученые планируют искать новые свободно плавающие планеты и проверять эту гипотезу на практике с помощью космического телескопа «Нэнси Грейс Роман».
Иллюстрация J. Skowron/Warsaw University Observatory
