Двойные звездные системы могут представлять опасность для экзопланет

Планеты, рожденные в широко разделенных двойных звездных системах, находятся перед лицом опасности быть выброшенными в межзвездное пространство. К такому выводу пришло недавно проведенное исследование.

Экзопланеты, вращающиеся вокруг светила с отдаленным звездным компаньоном (так называемая «широкая двойная» система), могут становиться жертвами жестокого орбитального влияния, вплоть до полного изгнания из системы.

Такой эффект наблюдается, в первую очередь, внутри расширяющихся планетарных систем, один из миров которых вращается по отдаленной орбите. Более компактные системы более-менее защищены от подобного влияния. Эти данные, подтвержденные астрономическими наблюдениями, должны помочь ученым лучше понять структуру и развитие отдаленных солнечных систем по всей галактике.

«Тот факт, что планеты, наблюдаемые внутри широких двойных систем, имеют более эксцентричные орбиты, говорит о том, что целостность планетарной структуры часто разрушается под влиянием отдаленных светил», говорит ведущий автор исследования Натан Каиб (Северо-Западный Университет и Университет Торонто).

«Мы считаем, что большинство планетных систем принадлежат к расширенному типу, в котором крайняя планета вращается на расстоянии десятков астрономических единиц от своего светила», добавляет Каиб. (Одна астрономическая единица равняется расстоянию от Земли к Солнцу – около 150 миллионов километров).

Смещение звездных орбит

Двойные звездные системы широко распространены по всей галактике; на самом деле, астрономы считают, что количество таких систем равняется числу одиночных звезд. Недавно ученые начали делать открытия новых планет, находящихся в данных системах. Некоторые их них были названы «мирами таттуина» - в небесах этих планет можно увидеть два солнца.

Большое количество двойных звездных систем принадлежат к широкому типу: расстояние между светилами здесь равняется тысячи и больше астрономических единиц.

Со временем расстояние между светилами широкой двойной системы может меняться, хотя их орбиты, имеющие общий центр массы, нельзя назвать циркулярными.

«Орбиты широких звездных систем очень чувствительны к влиянию других звезд, что связано с полем приливов и отливов галактики Млечного Пути», говорит Каиб. «Поэтому круговая форма орбиты постоянно меняется. Если двойная звездная система существует уже достаточно долго, то на некотором этапе ее жизни можно проследить высокую степень орбитальной эксцентричности».

Время от времени звезды, вращающиеся по эксцентричным орбитам, приближаются друг к другу, даже в случае значительного расстояния между светилами двойной системы. Этот процесс губительно действует на планетарную систему. Об этом говорят результаты 3000 компьютерных симуляций, проведенных учеными.

В одной из групп таких симуляций звездный партнер добавлялся к нашему родному Солнцу. В половине случаев как минимум одна гигантская планета – Юпитер, Сатурн, Уран или Нептун – выталкивалась за пределы Солнечной системы.

Вычисления, проведенные Каибом и его коллегами, говорят о том, что существенные орбитальный нарушения начинают проявляться через сотни миллионов лет.

«Именно поэтому планеты в данных системах формируются и развиваются, как будто бы вращаясь вокруг одиночной звезды. Влияние второй звезды начинает проявляться намного позже, результатом чего и есть нарушение целостности планетарной системы», говорит Каиб.

Ученые проливают свет на отдаленные солнечные системы

Дестабилизация, характерная для двойных звездных систем широкого типа, не всегда приводит к планетарному изгнанию. Чаще всего меняется орбита планет, переходя от циркулярного к эксцентричному типу.

Ученые также рассмотрели орбитальную эксцентричность определенных экзопланет. Они установили, что орбита планет широких звездных систем имеет большую протяженность, чем путь объектов, вращающихся вокруг одиночных звезд.

«Эксцентричные планетарные орбиты этих систем являются «шрамами» предыдущих нарушений, причина которых – влияние звезды-партнера», говорит соавтор исследования Шон Раймонд (университет города Бордо, Национальный Центр Научных Исследований Франции).

Дальнейшие компьютерные симуляции дают возможность предположить, что планетарные нарушения наблюдаются лишь в тех системах, где расстояние к звезде превышает 10 астрономических единиц.

Результаты компьютерных симуляций и астрономических наблюдений, взятые вместе, говорят о том, что во многих отдаленных звездных системах имеются планеты с длинной орбитой, зафиксировать которые ученые пока не в состоянии.

«Принимая во внимание тот факт, что большинство проектов, занимающихся нахождением планет, не могут фиксировать планетоиды, находящиеся на расстоянии 5-10 астрономических единиц от материнской звезды, наши научные результаты обеспечивают новые данные о характеристиках систем, к которым невозможно прийти вследствие простого астрономического наблюдения», говорит Каиб в интервью сайту space.com. «Мы считаем, что планеты, вращающиеся на расстоянии более 10 астрономических единиц от своей звезды, имеют широкое распространение во Вселенной».