A Subaru távcső és a Japán Nemzeti Csillagvizsgáló sajtóközleményéből:
A Tokiói Egyetem és a Japán Nemzeti Csillagászati Megfigyelő Intézet (NAOJ) csillagászai által vezetett kutatócsoport felfedezte, hogy az ferde pályák inkább tipikusak, mint ritkák az exoplanetáris rendszerekben - a Naprendszerünkön kívüliekben. A csillag forgástengelyeinek (csillagforgástengely) és a HAT-P-11b és XO-4b exoplanetek bolygójának pályája (bolygógörbék tengelye) közötti szöget mérve azt mutatják, hogy ezeknek az exoplaneteknek a pályái nagymértékben dőlnek. Ez az első alkalom, amikor a tudósok megmérik egy olyan bolygó szögét, mint a HAT-P-11 b. Az új eredmények fontos megfigyelési mutatókat biztosítanak a bolygórendszerek keringési pályáinak fejlődésének különböző elméleti modelljeinek teszteléséhez.
Az első exoplanet 1995-ben történő felfedezése óta a tudósok több mint 500 exoplanetot azonosítottak, a Naprendszerünkön kívüli bolygót, amelyek szinte mindegyike óriási bolygók. Ezeknek az óriás exoplaneteknek a többsége szorosan kering a fogadó csillagokon, ellentétben a Naprendszer óriási bolygóival, mint például a Jupiter, amelyek távolról keringnek a Napon. Az elfogadott elméletek azt sugallják, hogy ezek az óriási bolygók eredetileg bőséges bolygóképző anyagokból alakultak ki, távol a fogadó csillagokatől, majd a jelenlegi közeli helyükre vándoroltak. Különböző vándorlási folyamatokat javasoltak a közeli óriás exoplanetek elmagyarázására.
A migráció lemez-bolygó interakciós modelljei a bolygó és annak protoplanetáris korongja közötti kölcsönhatásra összpontosítanak, amelyből eredetileg képződött. Időnként a protoplanetáris korong és az alkotó bolygó közötti kölcsönhatások olyan erőket eredményeznek, amelyek miatt a bolygó a középső csillag felé esik. Ez a modell azt jósolja, hogy a csillag spin tengelye és a bolygó orbitális tengelye egymáshoz igazodik.
A migráció bolygók és bolygók közötti interakciós modelljei az óriási bolygók közötti kölcsönös szétszóródásra koncentráltak. A migráció a bolygószórásból származhat, amikor több bolygó szétszóródik, amikor kettő vagy több óriásbolygó létrejön a protoplanetáris korongon belül. Miközben a bolygók egy része szétszóródik a rendszertől, a legbelső végső pályát hozhat létre a központi csillaghoz nagyon közel. Egy másik bolygó-bolygó kölcsönhatás forgatókönyv, a Kozai migráció azt feltételezi, hogy a belső óriási bolygó és egy másik égi objektum, például egy társcsillag vagy egy külső óriási bolygó közötti hosszú távú gravitációs kölcsönhatás idővel megváltoztathatja a bolygó pályáját, és egy belső bolygó közelebb mozoghat. a központi csillag felé. A bolygó és a bolygó közötti migrációs kölcsönhatások, beleértve a bolygó és a bolygó közötti szétszóródást és a Kozai migrációt, ferde pályára állhatnak a bolygó és a csillagtengely között.
Összességében a közeli bolygók orbitális tengelyeinek dőlése a gazdagomb csillagok spin tengelyeihez viszonyítva nagyon fontos megfigyelési alapként szolgál azoknak a migrációs modelleknek a támogatására vagy megcáfolására, amelyeken az orbitális evolúció elméletei állnak. A Tokiói Egyetem és a NAOJ csillagászai által vezetett kutatócsoport a Subaru távcsővel összpontosította megfigyeléseit két olyan rendszer hajlamainak vizsgálatára, amelyek ismert bolygókkal rendelkeznek: HAT-P-11 és XO-4. A csoport megmérte a rendszerek Rossiter-McLaughlin (a továbbiakban: RM) hatását, és bizonyítékokat talált arra, hogy orbitális tengelyük ferde csillagok spin tengelyéhez képest dől.
Az RM hatás a mennyezeti objektum sugársebességének vagy sebességének nyilvánvaló szabálytalanságaira vonatkozik a megfigyelő látóvonalában a bolygó áthaladásakor. A sugársebesség mérésénél általában szimmetrikus spektrális vonalaktól eltérően az RM effektusúak aszimmetrikus mintázatba esnek (lásd 1. ábra). A sugársebesség ilyen látható változása az áthaladás során feltárja az égbe vetített szöget a csillagok spin tengelye és a bolygó körüli pálya tengelye között. A Subaru teleszkóp részt vett az RM hatás korábbi felfedezéseiben, amelyeket a tudósok eddig körülbelül harmincöt exoplanetáris rendszert vizsgáltak meg.
2010 januárjában egy kutatócsoport, amelyet a jelenlegi csapat csillagászai vezettek a Tokiói Egyetemen és a Japán Nemzeti Csillagvizsgálóban, a Subaru távcsövet használta az XO-4 bolygórendszer megfigyelésére, amely 960 fényévnyire van a Földtől a Lynx régióban. . A rendszer bolygója körülbelül 1,3-szor tömegebb, mint a Jupiter, és körkörös pályája 4,13 nap. Az RM-hatás detektálása azt mutatta, hogy az XO-4b bolygó orbitális tengelye a gazdagomb spin tengelyéhez dől. Eddig csak a Subaru teleszkóp mérte a rendszer RM hatását.
2010. májusban és júliusban a jelenlegi kutatócsoport célzott megfigyeléseket végzett a HAT-P-11 exoplanetáris rendszerről, amely a Földtől 130 fényévnyire fekszik a Cygnus csillagkép felé. A Neptun méretű HAT-P-11 b bolygó nem csillag körüli (excentrikus) 4,89 napos pályán kering körüli csillaggal, és a legkisebb exoplanetek közé tartozik, amelyeket valaha fedeztek fel. A kutatásig a tudósok csak az óriásbolygók RM hatását fedezték fel. Az RM hatás kimutatása kisebb méretű bolygók számára kihívást jelent, mivel az RM hatás jele arányos a bolygó méretével; minél kisebb a tranzit bolygó, annál halványabb a jel.
; A csapat kihasználta a Subaru Telescope 8,2 méteres tükörének hatalmas fénygyűjtő képességét, valamint a nagy diszperziós spektrográf pontosságát. Megfigyeléseik nemcsak az első RM-effektus észlelését eredményezte egy kisebb Neptunusz méretű exoplanet számára, hanem bizonyítékot szolgáltattak arra is, hogy a bolygó orbitális tengelye körülbelül 103 fokkal az égben dől a csillagok spin tengelyéhez. Egy egyesült államokbeli kutatócsoport a Keck-távcsövet használta, és 2010. májusában és augusztusában független megfigyeléseket végzett ugyanazon rendszer RM hatásáról; eredményeik hasonlóak voltak a Tokiói Egyetem / NAOJ csapata 2010. májusi és júliusi megfigyeléseihez.
A jelenlegi csapat megfigyelései a HAT-P-11 és az XO-4 bolygórendszerekre gyakorolt RM hatásáról kimutatták, hogy bolygóirányú pályáik nagymértékben meg vannak hajlítva a fogadó csillagok spin tengelyeihez. Ezekre a rendszerekre vonatkozó legfrissebb megfigyelési eredmények, ideértve az itt közölt megállapításoktól függetlenül kapott eredményeket, arra utalnak, hogy ilyen erősen lejtős bolygóbeli pályák általában léteznek az univerzumban. A migráció bolygó-bolygó forgatókönyve, akár a bolygó-bolygó szétszóródása, akár a Kozai-vándorlás okozta, nem pedig a bolygó-korong forgatókönyv, a jelenlegi helyekre való migrációjának tudható be.
Az egyes rendszerek RM-hatásának mérése azonban nem határozhatja meg határozottan a migrációs forgatókönyvek közötti különbséget. A statisztikai elemzés segíthet a tudósoknak abban, hogy meghatározzák, hogy a migráció mely folyamata felelős az óriási bolygók erősen ferde pályáin. Mivel a különböző migrációs modellek előre jelezik a szög eltérő eloszlását a csillagtengely és a bolygópálya között, az RM-effektus nagy mintájának kidolgozása lehetővé teszi a tudósok számára a legmegbízhatóbb migrációs folyamat támogatását. Az olyan kisméretű bolygók, mint a HAT-P-11b, az RM hatás méréseinek beépítése a mintába fontos szerepet játszik a bolygók vándorlási forgatókönyveinek megvitatásában.
Számos kutatócsoport tervezi megfigyelni az RM hatását a távcsövekkel szerte a világon. A jelenlegi csapat és a Subaru távcső fontos szerepet fog játszani a jövőbeni vizsgálatokban. Az exoplanetáris rendszerek átutazásának folyamatos megfigyelései hozzájárulnak a bolygórendszerek kialakulásának és migrációs történelmének megértéséhez a közeljövőben.
