Загадки позасонячних планет

(Закінчення, частина 2 з 2)
(Див. Частину)

Оскільки тверді пилові частинки хмари містили важкі хімічні елементи, в тому числі і радіоактивні, які осіли потім в ядрах твердих планет, розігрів цих планет був вторинним, наступним явищем, викликаним процесами радіоактивного розпаду, що йдуть в їхніх надрах. У такій картині планетообразования орбіти всіх планет повинні бути циркулярний і лежати в одній площині, оскільки первинне хмара представляло собою обертовий навколо вертикальної осі плоский диск з потовщенням в центральній частині.

У разі нововідкритих позасонячних планет ця теорія планетообразования різко суперечить піднаглядним фактам і не може дати їм пояснення. Ці загадкові факти вимагають нових теоретичних уявлень. Список наших загадок, по суті, зводиться до одного-єдиного питання: чому?

Чому, як сформулював каліфорнійський астроном Дж. Лафлін, всі знайдені на даний момент позасонячні планети розпадаються на три нерівні за чисельністю групи:

• "Гарячі Юпітери" - ті газові гіганти, які обертаються майже поруч зі своєю зіркою і чия поверхня через це має температуру раз в десять вище, ніж на Юпітері;
  
• "Ексцентричні гіганти" - ті планети-гіганти, що звертаються по дуже витягнутих еліпсам;
  
• "Долгопериодические малоексцентріческіе Юпітера-Сатурна".

Характерно чи такий розподіл? Чи не означає воно, що наша Сонячна система - а з нею і земне життя - космічна рідкість або навіть унікум?

За ті роки, що минули з часу відкриття першої позасонячної планети, це питання отримав безліч різних пояснень. Як і в добрих старовинних англійських романах, долю планет-гігантів багато в чому визначають обставини їх народження. А ці обставини, в свою чергу, - предмет розгляду відразу двох конкуруючих теорій. В одній з них головним механізмом народження планети-гіганта оголошується поступове, повільне збільшення його твердого ядра, і тому вона називається "теорією збільшення", а в другій - несподівано виникає нестабільність газопилового диска, з якого народжується планета, і тому ця теорія коротко називається " теорією нестабільності ".

За "теорії збільшення", система з газовими гігантами на кшталт нашої Сонячної - це космічна рідкість, а по "теорії нестабільності", такі планетні системи, як Сонячна, є типовим результатом одночасного інтенсивного зведообразованія. Зрозуміло, що перший висновок зменшує, а другий, навпаки, підкріплює сподівання зустріти в космосі інші планетні системи, подібні до нашої, а в них - і інше життя.

Ці теорії пояснюють, однак, лише поява позасонячних планет третьої групи, які Лафлін назвав "долгоперіодіческімі малоексцентріческімі Юпітера-Сатурна". За цими теоріями, такі планети народжуються в центральній частині газопилового диска і повинні обертатися, як і він, по круговій (або майже круговій) орбіті в великій відстані від своєї зірки. Звідки ж тоді беруться гіганти, які крутяться, як божевільні, майже впритул до своїх зірок, розігріваючи в десятки разів сильніше Юпітера, або, навпаки, йдуть далеко-далеко по вузьких витягнутих еліпсам, схожим, скоріше, на орбіти комет, а не планет?

З цього приводу теж було висунуто багато різних гіпотез. Чудова "Енциклопедія позасонячних планет" перераховує як мінімум п'ять.

У будь-якому випадку, і це найважливіше, гігантські протопланети не залишаються в тому місці, де вони утворилися. Вони починають "мігрувати", тобто переміщатися по диску. Ця міграція може бути спрямованою всередину диска або назовні, до його периферії. Вона може також бути хаотичної, коли кілька масивних планет здійснюють складний гравітаційний танець навколо одна одної.

Кінцеві результати всіх цих міграцій теж можуть бути самими різними. В одних випадках планета виявляється поблизу своєї зірки і стає "гарячою Юпітером". Її рух сповільнюється гравітаційними приливними силами зірки. Поступово гальмують, планета може перейти на спіральну траєкторію і в кінцевому рахунку впасти на зірку і згоріти в її надрах. Втім, комп'ютерні моделі показали, що є й інша можливість: в деяких сприятливих випадках приливні взаємодії планети і зірки можуть надовго стабілізувати орбіту гарячого Юпітера майже впритул до зірки.

Хто знає, чи не є гарячі Юпітери "типу 51-й Пегаса", помічені земними телескопами, тими приреченими, яких астрономи виявили на останньому етапі їх життя в процесі падіння на зірку? А може, це ті гарячі гіганти, яким вдалося стабілізуватися на близькій орбіті, ті щасливчики, яким пощастило? Може, і наш Юпітер - такий випадковий щасливчик, а до нього кілька інших навколосонячних гігантів вже зникли в сонячних надрах? Всі ці гадання стали раптом страшно відчутними, коли зовсім недавно земні телескопи зареєстрували, що перш тьмяна зірка в сузір'ї Єдинорога раптом тричі поспіль спалахнула в сотні тисяч разів яскравіша за Сонце. На думку астрономів, ці спалахи як раз і були результатом послідовного проковтування зіркою трьох своїх найближчих планет-гігантів (втім, в даному випадку в результаті "розпухання" самої зірки).

Результати хаотичних блукань гігантів в планетарна можуть бути не менш трагічними, навіть якщо ці планети не накладають на себе в надрах своїх зірок. У кращому випадку вони істотно змінюють місце проживання, часом влаштовуючись в кінці кінців досить далеко від місця народження. Так, в журналі "Science" були опубліковані результати розрахунку астрономів Левісона і Морбіделлі, які показали, що наш Нептун народився значно ближче до Сонця, ніж знаходиться зараз, і що його нинішній стан - результат поступової міграції назовні. Більш того, ті ж розрахунки призводять до висновку, що Нептун рухався на периферію Сонячної системи не на самоті, а штовхаючи перед собою величезну масу твердих брил, що встигли утворитися поруч з ним, і ці брили, виштовхнуті за межі орбіти нинішнього Плутона, утворили там нинішній "Пояс Койпера" (Одним з найближчих представників якого є сам Плутон і його супутник Харон , А також недавно відкриті астрономами 200 з гаком койперовскіх крижаних уламків; всього їх, як вважається, мільйони).

Ну, і нарешті, гравітаційні взаємодії гігантських планет одна з одною можуть привести не тільки до зміни орбіти і до значного зсуву планети від місця її народження, але навіть - в самих різких випадках взаємодії - до викиду однієї або декількох новообразующимися планет з даної системи. І дійсно, кілька років тому астрономи відкрили в космосі перші "планети-сироти", блукаючі далеко від всяких зірок, не тепло вам їх світлом. Сьогодні таких "одиноких планет" виявлено вже досить багато, в основному в зоряних скупченнях, і це говорить, що викид планет з зоряних систем аж ніяк не є рідкісною подією.

Джерело: Михайло Вартбург
журнал "Знання-сила".