Модель приливных ударных волн объясняет возможную миграцию горячих юпитеров

Горячие юпитеры — газовые гиганты, которые обращаются очень близко к своим звёздам, — вряд ли возникли на нынешних орбитах. Астрономы предложили модель, в которой их сближение со звездой регулируют приливные ударные волны. Расчёты также предлагают возможное объяснение распределению более лёгких газовых планет.

Как приливы меняют планету и её орбиту

Команда Дж. Дж. Занацци смоделировала движение газового гиганта по сильно вытянутой орбите. При каждом тесном сближении звёздное притяжение деформирует планету и возбуждает в ней крупномасштабные колебания. В определённых условиях они переходят в ударные волны, а часть энергии рассеивается в виде тепла.

Этот процесс способен отнимать энергию у орбитального движения. Вытянутая орбита постепенно становится более круговой. При этом результат зависит от того, насколько быстро меняется первоначальная траектория: планета должна начать терять орбитальную энергию до того, как подойдёт к звезде слишком близко.

Почему возникает скопление горячих юпитеров

В модели приливные волны помогают остановить часть газовых гигантов на небольшом, но ещё относительно безопасном расстоянии от звезды. Это предлагает объяснение наблюдаемому скоплению горячих юпитеров с орбитальными периодами в несколько суток. Авторы рассматривают тот же механизм и для более лёгких газовых планет.

Основные выводы расчётов:

• приливные ударные волны могут ускорять переход с вытянутой орбиты на близкую к круговой;
• слишком быстрое сближение способно привести к потере газовой оболочки;
• потеря газа может участвовать в формировании нептуновой пустыни — области близких орбит, где планеты размером с Нептун встречаются редко;
• сохранившиеся в этой области планеты могут отличаться повышенной плотностью после утраты части газа.

Таким образом, один и тот же тип взаимодействия со звездой в разных условиях может менять и орбиту, и массу планеты. Это не означает, что все близкие экзопланеты прошли совершенно одинаковый путь или что другие механизмы миграции больше не нужны.

Как проверить предложенное объяснение

Работа опубликована в The Astrophysical Journal. Это теоретическое исследование на основе моделирования, а не прямое наблюдение разрушения отдельной планеты. Поэтому расчётные сценарии необходимо сопоставлять с распределением масс, плотностей и орбит реальных экзопланет.

Читайте также: JWST нашёл признаки тяжёлой воды в атмосфере экзопланеты WASP-39b.

Авторы отмечают, что некоторые горячие юпитеры могли позднее сместиться ещё ближе к звезде под действием приливов уже в самой звезде. Новые наблюдения помогут установить, насколько хорошо модель воспроизводит разные группы планет и где для объяснения их истории потребуются дополнительные процессы.