Kozaiova migrace exoplanet

Horký Jupiter v představách malíře. Autor: oklo
Horký Jupiter v představách malíře. Autor: oklo

Za migrací HAT-P-7 b může další hvězda v systému.


Horcí Jupiteři byli v prvních letech objevování exoplanet fakticky jedinými nebo velmi dominantními kousky. Zatímco z počátku existence obřích planet, pohybujících se blízko mateřských hvězd, astronomy překvapila, později jsme je mohli přisoudit čistě observačnímu zkreslení.

Obě dnes dominantní metody detekce exoplanet jsou k objevování horkých Jupiterů náchylné. V případě radiálních rychlostí platí pravidlo, že čím blíže exoplaneta obíhá a čím je hmotnější, tím lépe se odhaluje (dalším kritériem je také hmotnost hvězdy). U tranzitní fotometrie jde zase o velikost planety a nepřímo také o její oběžnou dobu. Ne, že by snad kratší oběžná doba způsobovala hlubší tranzity, ale zvyšuje pravděpodobnost nalezení planety. Z dat Keplera i spektrografu HARPS vyplývá, že horcí Jupiteři zase až tak moc početní nebudou.

Podobně hmotné planety mají vznikat podstatně dál od svých sluncí ve vzdálenostech, které ve Sluneční soustavě odpovídají Jupiteru. Teorie o vzniku planet existenci horkých Jupiterů však skousla docela dobře. Tyto planety vznikají nebo alespoň zahajují proces vzniku přesně tam, kde to od nich čekáme. Poté ovšem migrují směrem k mateřské hvězdě. Příčinou migrace mohou být gravitační interakce s diskem. Existují dva typy migrací. První je pro exoplanety menší hmotnosti, kdy v plynném disku nepozoruje žádné mezery. Planeta v něm vytváří vlny, chuchvalce plynu o tvaru „obočí“. Tyto útvary vznikají jak vně tak uvnitř disku. Pokud by byl silnější vnitřní efekt, planeta mi migrovala směrem dál od mateřské hvězdy. Simulace však ukazují, že prakticky vždy převládne efekt vnější, planeta přichází o orbitální moment hybnosti a migruje směrem k hvězdě.

V případě obřích planet (horcí Jupiteři) dochází k migraci druhého typu, kdy je vzájemná výměna momentů hybnosti mezi planetou a zhuštěninami v disku větší, což vede k utvoření prstencové mezery v disku.

Některé planety ovšem migrovaly zřejmě až dlouho poté, co se disk z prachu a plynu rozptýlil. Jak je to možné? Poměrně stará teorie, kterou astronomové aplikují mimo jiné u vícenásobných hvězdných systémů, je nyní prokazována také u exoplanet. Kozaiův migrační mechanismus či Kozaiova migrace je způsobena existencí další planety v systému nebo přítomností další hvězdy.

Blízká přítomnost „narušitele“ protáhne oběžnou dráhu exoplanety a slapové síly mateřské hvězdy způsobí její postupnou migraci. Průvodním jevem je také velký sklon oběžné roviny planety vůči rovníku mateřské hvězdy. Úhel tohoto sklonu jsme dnes schopní v případě tranzitujících exoplanet měřit pomoci Rossiterova-McLaughlinova efektu (viz článek).

Jedním z příkladů exoplanety, která zřejmě migrovala vlivem Kozaiova mechanismu, je HAT-P-7 b. Jedná se o horkého Jupitera a o hmotnosti 1,8 a poloměru 1,4 Jupiteru. planeta obíhá okolo hvězdy větší a hmotnější než je Slunce s periodou asi 2 dní. Nejnovější studie hlásí objev průvodce mateřské hvězdy, kterým je patrně červený trpaslík ve vzdálenosti 3,9 obloukových vteřin (1200 AU). Stejně tak se potvrdila existence ještě třetí hvězdy, která byla objevena měřením radiálních rychlostí v roce 2009. HAT-P-7 b obíhá kolem hvězdy se sklone 182 stupňů vůči rovině rovníku. Některé studie sice uvádějí jiný údaj, všechny se však shodují na velmi skloněné oběžné rovině.

Zdroj: A Common Proper Motion Stellar Companion to HAT-P-7

 

 

www.novedalekohledy.cz