Астрономи зафіксували незвичну екзопланету розміром з Нептун, яка обертається навколо своєї невеликої холодної зорі у зворотному напрямку до обертання самої зорі. Про це повідомляє міжнародна команда дослідників, чию роботу висвітлив ресурс SciTechDaily. Це перший підтверджений випадок ретроградної орбіти навколо M-карлика — класу малих і холодних зір, що становлять більшість у нашій галактиці.

Планета отримала позначення GJ 3090 b. Вона обертається навколо M-карлика і рухається проти напрямку обертання зорі. Така орієнтація орбіти суперечить очікуванням: якщо зоря та планети формуються з одного обертового диска газу й пилу, то планети зазвичай мають рухатися в тому ж напрямку, в якому обертається зоря.

Як виміряли «перевернуту» орбіту

Міжнародна команда, до якої увійшли дослідники з Університету Квін Мері у Лондоні, використала високодетальні спостереження за допомогою ближньоінфрачервоного спектрографа NIRPS. Цей інструмент розкладає зоряне світло на складові довжини хвиль і дає змогу оцінити просторову орієнтацію орбіти планети.

Астрономи змогли виміряти тривимірний нахил орбіти — орбітальну обліктість — і отримали значення близько 136 градусів. Це кут між віссю обертання зорі та віссю орбіти планети. Значення понад 90 градусів означає, що GJ 3090 b справді рухається у зворотному, ретроградному напрямку.

Дослідники підкреслюють, що планета не просто «трохи нахилена» відносно екватора зорі — її орбіта фактично перевернута. Це одразу ставить питання, як взагалі могла сформуватися настільки незвична конфігурація в системі з M-карликом.

Другий протилежно зорієнтований диск як можливе пояснення

У роботі, опублікованій в журналі Astronomy & Astrophysics Letters, розглядається гіпотеза, що GJ 3090 b могла успадкувати свій екстремальний нахил ще на етапі формування. Ідеться про те, що зоря на ранніх стадіях еволюції могла захопити додатковий диск газу й пилу з навколишнього середовища, орієнтований інакше, ніж початковий.

У такому сценарії навколо молодої зорі спершу формується звичайний протопланетний диск. Згодом вона захоплює ще один диск, нахилений відносно першого. Планети, що утворюються вже в цьому другому диску, успадковують його орієнтацію. Тоді ретроградна орбіта GJ 3090 b стає своєрідним «відбитком» її зародження, а не результатом пізніх катастрофічних подій.

Ця ідея робить середовище навколо молодих зір ключовим чинником формування архітектури планетних систем і натякає, що конфігурації планет можуть бути значно різноманітнішими, ніж зазвичай припускають стандартні моделі.

Чому малоймовірні гравітаційні «поштовхи»

Інший можливий механізм появи ретроградних орбіт — гравітаційні взаємодії з масивними сусідами: зовнішніми гігантськими планетами або зоряними компаньйонами. Такі об’єкти здатні поступово «перекручувати» орбіти менших планет, змінюючи їхній нахил аж до зворотного.

Команда дослідників перевірила цю можливість для системи GJ 3090. Вони шукали або віддалену зорю-компаньйона, або масивну зовнішню планету, яка могла б пояснити настільки екстремальний нахил орбіти GJ 3090 b. Однак переконливих свідчень існування такого масивного компаньйона не виявили.

Відсутність очевидного «винуватця» гравітаційних збурень змушує вчених серйозніше розглядати сценарій із другим, по-іншому зорієнтованим диском, а також загалом переглядати уявлення про те, як будуються планетні системи навколо M-карликів.

Маленька, але надзвичайно показова планета

GJ 3090 b — це не лише перша відома ретроградна екзопланета поблизу M-карлика. Вона також є найменшою планетою біля зорі цього типу, для якої астрономам вдалося виміряти тривимірний нахил орбіти. Це робить систему унікальним полігоном для вивчення динаміки планет навколо найпоширенішого класу зір у Галактиці.

Результат показує, що спостереження у ближньому інфрачервоному діапазоні можуть бути надзвичайно корисними для дослідження орбіт планет біля малих і тьмяних зір. Саме такі зорі часто вважають перспективними цілями для пошуку невеликих планет, зокрема потенційно придатних для життя.

Науковці наголошують, що для остаточної перевірки гіпотези про другий, нахилений диск потрібні нові спостереження. Вони також прагнуть з’ясувати, чи існують інші планетні системи з такими ж екстремальними орієнтаціями орбіт. Якщо подібних «перевернутих» планет виявиться більше, це може суттєво змінити наші уявлення про формування й еволюцію планетних систем.