В 70 световых годах от Земли астрономы обнаружили удивительный мир — планету, чья орбита направлена противоположно движению второй звезды в системе. Главное светило там чуть массивнее Солнца, его компаньон — белый карлик. Планета, зажатая в узком пространстве между двумя светилами, не только существует в сложной гравитационной среде, у нее еще и ретроградная орбита. Все это делает ν Октанта настоящей загадкой для науки. Давайте попробуем разобраться.
Структура системы ν Октанта
Первые признаки существования планеты ν Октанта обнаружены еще в 2004 году. Тогда астрономы зафиксировали необычные колебания в движении главной звезды с помощью метода радиальных скоростей. Он измеряет крошечные смещения в спектре, вызванные гравитационным влиянием планеты благодаря эффекту Доплера. Однако данные 2004 года были недостаточно точными, чтобы подтвердить существование экзопланеты.
Подтвердить существование планеты удалось благодаря наблюдениям с помощью спектрографа HARPS — прибора, установленного на телескопе в обсерватории Ла-Силья в Чили. С 2022 по 2024 год астрономы собрали достаточно данных, чтобы определить массу планеты (2,1 массы Юпитера), ее орбитальный период (415±5 дней) и подтвердить ее ретроградную орбиту.
Как и говорилось выше, система ν Октанта — двойная. Она состоит из главной звезды, ν Oct A, с массой в 1,6 раза больше солнечной, и белого карлика, ν Oct B, с массой около 0,56 солнечной. ν Oct B движется по вытянутой эллиптической орбите, то приближаясь к главной звезде на две астрономические единицы (на таком же удалении, как пояс астероидов в Солнечной системе), то отдаляясь до трех.
Между ними, на расстоянии в 1,3 астрономической единицы от главной звезды, находится газовый гигант с массой в 2,1 раза больше Юпитера и орбитальным периодом около 415 дней.
В тесных бинарных системах, где светила разделены столь малым расстоянием, редко есть планеты. Дело в том, что гравитационное влияние второй звезды обычно разрушает протопланетный диск. В ν Октанта планета не только существует, но и удерживается в узкой зоне, где баланс гравитационных сил позволяет ей сохранять орбиту. Эта необычная система, возраст которой оценивается в 2,9 миллиарда лет, представляет собой уникальный случай.
Особенности орбиты планеты и ее происхождение
Как и говорилось выше, планета в системе ν Октанта обращается вокруг главной звезды в направлении, противоположном движению белого карлика, — это так называемая ретроградная орбита. О ней и поговорим подробнее. В большинстве систем, таких как Солнечная, планеты движутся в одном направлении с вращением звезды, поскольку формируются из единого протопланетного диска. В ν Октанта это правило нарушается: газовый гигант обращается вокруг звезды в противоположную сторону по сравнению с движением второй звезды — как если бы одна из планет нашей Солнечной системы вдруг пошла «против течения».
Ее орбита проходит в области, где влияние двух светил могло бы сделать движение планеты неустойчивым. Тут есть два сценария: она либо оказывается выброшенной за пределы своего места рождения, либо сближается с одной из звезд. Тем не менее расчеты показывают, что орбита сохраняет устойчивость, по крайней мере, на временном интервале в сотни миллионов лет. Этому способствует сочетание двух факторов: ретроградное движение планеты и наклон ее орбиты к плоскости орбиты звезд. Такое расположение снижает риск резонансных взаимодействий с белым карликом и ослабляет гравитационные возмущения. Благодаря обнаруженной аномалии ученые получили важную информацию сложности орбитальной динамики в двойных системах, выходящей за рамки привычных моделей.
Как планета в ν Октанта получила ретроградную орбиту и смогла сформироваться в такой сложной среде — до конца не ясно. По одной из версий, все изменилось после гравитационного воздействия извне, например, при пролете рядом другой звезды. Еще одна гипотеза связана с так называемым механизмом Козаи: со временем белый карлик мог постепенно изменить орбиту планеты, «развернув» ее. Такой процесс занимает миллионы лет и требует тонкого баланса гравитационных сил. Именно поэтому ν Октанта представляет интерес для изучения таких явлений.
Происхождение самой планеты тоже остается не до конца понятным. Когда одна из звезд системы прошла через стадию эволюции и стала белым карликом, она сбросила внешние оболочки — облака газа и пыли, из которых мог сформироваться новый диск. Планета могла возникнуть именно из этого материала, а не из стандартного протопланетного диска, как это обычно бывает в системах с одной молодой звездой. Такие диски часто искажаются или разрываются под действием гравитации второго светила, что усложняет процесс формирования планет.
Обнаружили и что теперь?
Необычная планета в ν Октанта показывает, что устойчивое планетообразование возможно даже там, где этого не ожидают. Двойные звезды — довольно частое явление, они составляют около половины всех объектов в галактике. Обычно такие условия считают неблагоприятными для рождения планет: гравитация двух светил может искажать или разрушать протопланетный диск. Однако наблюдения ν Октанта говорят о другом — даже в сложной конфигурации может сформироваться стабильная планета с нестандартной орбитой.
Это открытие мотивирует астрономов искать аналогичные случаи, чтобы понять, насколько такие конфигурации распространены. Например, в тройной системе GW Orionis ученые обнаружили протопланетный диск, который из-за гравитации трех звезд оказался «порван» на отдельные кольца. Такая структура может приводить к тому, что планеты формируются на необычных орбитах — например, сильно наклоненных или даже ретроградных.
Что еще? Телескоп «Джеймс Уэбб» способен исследовать состав атмосферы планеты в ν Октанта и выявить следы таких молекул, как метан или водяной пар. Кроме того, приливные силы от двух звезд могут вызывать внутренние процессы на планете — возможно, похожие на вулканизм на спутнике Ио у Юпитера. В дальнейшем телескопы следующего поколения, такие как Европейский, чрезвычайно большой телескоп (European Extremely Large Telescope, ELT), помогут точнее определить параметры орбиты и, возможно, дать представление о том, как выглядит небо на такой планете с двумя светилами.