Изменение средней лучевой скорости звезды во время транзита планеты по ее диску (т.н. эффект Мак-Лафлина) позволяет измерить угол наклона оси орбиты планеты к оси вращения звезды. В Солнечной системе эти углы достаточно малы (так, для Земли он близок к 7°), однако многие транзитные горячие юпитеры демонстрируют сильный наклон своих орбит к звездному экватору. Некоторые из них находятся на полярных (
HAT-P-30 b,
WASP-1 b) и даже ретроградных орбитах (
WASP-2 b,
WASP-17 b).
Резкий наклон орбит планет к экватору звезды отражает их бурную динамическую историю. Вероятнее всего, значительная часть горячих юпитеров оказалась на своих текущих орбитах в результате планет-планетного рассеяния с последующим скруглением получившихся высокоэксцентричных орбит приливными силами. Альтернативная гипотеза происхождения горячих юпитеров (миграция в протопланетном диске) предсказывает малый наклон орбит планет к звездному экватору. Пока из 74 планет, у которых был измерен этот наклон, 33 находятся на резко наклоненных орбитах и 10 – на ретроградных.
Интересно, что доля планет на наклонных орбитах заметно увеличивается для звезд с температурой фотосферы выше ~6250К (т.е. с массой больше 1.2 масс Солнца). Ученые объясняют это тем, что у сравнительно горячих звезд конвективная оболочка становится слишком тонкой, приливные силы, стремящиеся развернуть орбиту планеты и приблизить ее плоскость к плоскости звездного экватора, слабеют, и планета долго остается на наклонной орбите. В то же время приливные силы со стороны более холодных звезд, у которых внешняя конвективная оболочка более протяженная и массивная, оказываются сильнее, и орбита планета сравнительно быстро (за несколько миллиардов лет) «забывает» свою динамическую историю, оказываясь на проградной круговой орбите, расположенной в плоскости экватора звезды.
6 февраля 2014 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная измерению наклона орбит к экватору звезды у двух транзитных горячих гигантов
WASP-20 b и
WASP-28 b. Как оказалось, планета WASP-20 b была открыта еще в 2011 году, но в тот момент я ее прозевала, в базу не добавила и ничего о ней не написала. Исправляю эту оплошность.
Итак, WASP-20 b – рыхлый горячий сатурн, вращающийся вокруг своей звезды на расстоянии 0.0600 ± 0.0007 а.е. (9.3 звездных радиусов) и делающий один оборот за 4.9 земных суток. При массе 0.31 ± 0.02 масс Юпитера его радиус достигает 1.46 ± 0.06 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности всего 0.13
+0.02/
-0.01 г/куб.см. Эффективная температура планеты, вычисленная в предположении нулевого альбедо, составляет 1379 ± 32К.
Родительская звезда WASP-20 немного массивнее и ярче Солнца. Ее спектральный класс F9, масса на 20 ± 4%, а радиус на 39 ± 4.4% превышают массу и радиус Солнца, соответственно. Возраст звезды оценивается в 7
+2/
-1 млрд. лет.
Наклон орбиты планеты WASP-20 b оценивается в 8.1 ± 3.6°, а наклон орбиты горячего гиганта WASP-28 b – в 8 ± 18° (такая большая погрешность вызвана низким прицельным параметром этой планеты, которая заходит на звездный диск близко к его краю).
Поскольку характерное время «разворота» орбит этих планет (т.е. приведения их в экваториальную плоскость звезды) превышает 10
12 лет, авторы статьи делают вывод, что обе планеты оказались на своих орбитах в результате миграции в протопланетном диске, а не в результате планет-планетного рассеяния, пишет сайт
Планетные системы.