< Первые успешные высотные испытания парашютной системы миссии ExoMars 2022

Измерено наклонение орбиты планеты TOI-942 b к экватору звезды

Орбита планеты оказалась проградной и очень мало наклоненной к звездному экватору, как и у большинства молодых планет.

---

Владислава Ананьева

Человеческая жизнь слишком коротка, чтобы в реальном времени отслеживать эволюцию звезд и планетных систем, поэтому для изучения такой эволюции наблюдают звезды и планеты разного возраста. Особенно интересны наблюдения молодых планетных систем, поскольку в первые десятки и сотни миллионов лет их динамическая эволюция протекает наиболее бурно. Планеты мигрируют, теряют первичные атмосферы благодаря фотоиспарению, иногда переходят на высокоэксцентричные орбиты или вовсе выбрасываются из родительских систем. 

Одним из маркеров динамической эволюции является наклонение плоскости орбиты планеты к звездному экватору. В Солнечной системе орбиты планет мало наклонены к экватору Солнца (орбита Земли – примерно на 7°), но известны системы, в которых планеты находятся на резко наклоненных, полярных и даже ретроградных орбитах. Каким образом они там оказались? Как быстро протекают процессы перехода на такие орбиты? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо измерять наклон орбит молодых планет разного возраста.

30 июня 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению наклона орбиты горячего нептуна TOI-942 b. Двухпланетная система TOI-942 была представлена в конце 2020 года, она включает два нептуна радиусами ~4.3 и ~4.8 радиусов Земли с орбитальными периодами 4.326 и 10.161 суток. Из-за бурной хромосферной активности звезды и ее быстрого вращения массы планет измерить не удалось, были получены только верхние пределы в 16 и 37 масс Земли. Возраст системы оценивается всего в 53 ± 22 млн. лет.

Чтобы измерить наклон орбиты внутренней планеты TOI-942 b, авторы проследили, как меняется усредненная лучевая скорость звезды во время транзита (этот эффект называется эффектом Мак-Лафлина). Вступая с точки зрения земного наблюдателя на звездный диск, планета закрывает собой часть лучей, идущих или от приближающегося к нам в процессе вращения, или от удаляющегося от нас полушария звезды, что приводит к характерному N-образному изменению ее усредненной лучевой скорости. Эффект Мак-Лафлина позволяет измерить наклон орбиты транзитной планеты и определить, является ли она проградной или ретроградной.

Орбита TOI-942 b оказалась проградной и очень мало наклоненной к экватору звезды. Проекция на небесную сферу угла между нормалью к плоскости орбиты и осью вращения звезды λ оказалась равной 1 ⁺⁴¹/_-33°. Определив период вращения звезды вокруг своей оси и наклон оси вращения к лучу зрения, авторы смогли определить и полный (трехмерный) угол наклона – 2 ⁺²⁷/_-23°. Таким образом, TOI-942 b обращается почти точно в плоскости экватора своей звезды, причем в направлении, совпадающим с направлением ее вращения.

Авторы отмечают, что, хотя орбиты самых молодых планет обычно мало наклонены к звездному экватору, уже начиная с возрастов ~100 млн. лет, количество планет на наклоненных орбитах растет. 

---