Dintr-un comunicat de presă al Telescopului Subaru și al Observatorului Astronomic Național al Japoniei:
O echipă de cercetare condusă de astronomi de la Universitatea din Tokyo și Observatorul Astronomic Național al Japoniei (NAOJ) a descoperit că orbitele înclinate pot fi tipice, mai degrabă decât rare pentru sistemele exoplanetare - cele din afara sistemului nostru solar. Măsurarea unghiurilor dintre axele de rotație ale stelei (axa de rotație stelară) și orbita planetei (axa orbitală planetară) a exoplanetelor HAT-P-11b și XO-4b demonstrează că aceste orbite ale exoplanetelor sunt foarte înclinate. Aceasta este prima dată când oamenii de știință au măsurat unghiul pentru o planetă mică precum HAT-P-11 b. Noile descoperiri oferă indicatori de observație importanți pentru testarea diferitelor modele teoretice ale modului în care au evoluat orbitele sistemelor planetare.
De la descoperirea primului exoplanet în 1995, oamenii de știință au identificat peste 500 de exoplanete, planete în afara sistemului nostru solar, aproape toate fiind planete uriașe. Majoritatea acestor exoplanete uriașe își orbitează îndeaproape stelele gazdă, spre deosebire de planetele gigant ale sistemului nostru solar, cum ar fi Jupiter, care orbitează Soarele de la distanță. Teoriile acceptate sugerează că aceste planete gigantice au fost formate inițial din materiale abundente de formare a planetei, departe de stelele gazdă și apoi au migrat în locațiile lor apropiate. S-au sugerat diferite procese de migrare pentru a explica exoplanetele gigantice din apropiere.
Modelele de interacțiune Disk-Planet de migrație se concentrează pe interacțiunile dintre planetă și discul său protoplanetar, discul din care s-a format inițial. Uneori, aceste interacțiuni între discul protoplanetar și planeta care formează rezultă în forțe care fac ca planeta să cadă spre steaua centrală. Acest model prezice că axa de rotație a stelei și axa orbitală a planetei se vor alinia între ele.
Modelele de interacțiune planeta-planetă s-au concentrat pe împrăștierea reciprocă între planetele gigantice. Migrația se poate produce de la împrăștierea planetei, când mai multe planete se împrăștie în timpul creării a două sau mai multe planete uriașe în cadrul discului protoplanetar. În timp ce unele dintre planete se risipesc din sistem, cea mai interioară poate stabili o orbită finală foarte aproape de steaua centrală. Un alt scenariu de interacțiune planetă-planetă, migrația Kozai, postulează că interacțiunea gravitațională pe termen lung între o planetă gigantă interioară și un alt obiect ceresc, cum ar fi o stea însoțitoare sau o planetă gigantică exterioară, în timp, poate modifica orbita planetei, mutând o planetă interioară mai aproape spre steaua centrală. Interacțiunile de migrație planetă-planetă, inclusiv împrăștierea planetei-planete și migrația Kozai, ar putea produce o orbită înclinată între planetă și axa stelară.
În general, înclinarea axelor orbitale ale planetelor apropiate în raport cu axele de rotire ale stelelor gazdă apare ca o bază de observație foarte importantă pentru susținerea sau refutarea modelelor de migrație pe baza cărora se concentrează teoriile evoluției orbitale. Un grup de cercetare condus de astronomi de la Universitatea din Tokyo și NAOJ și-a concentrat observațiile cu Telescopul Subaru asupra investigării acestor înclinații pentru două sisteme cunoscute ca având planete: HAT-P-11 și XO-4. Grupul a măsurat efectul Rossiter-McLaughlin (în continuare, RM) al sistemelor și a găsit dovezi că axele lor orbitale sunt înclinate în raport cu axele de spin ale stelelor gazdă.
Efectul RM se referă la nereguli aparente ale vitezei radiale sau vitezei unui obiect ceresc în linia vizuală a observatorului în timpul tranzitului planetar. Spre deosebire de liniile spectrale care sunt în general simetrice în măsura vitezei radiale, cele cu efect RM deviază într-un model asimetric (vezi figura 1). O astfel de variație aparentă a vitezei radiale în timpul unui tranzit dezvăluie unghiul proiectat de cer între axa spinului stelar și axa orbitală planetară. Subaru Telescope a participat la descoperirile anterioare ale efectului RM, pe care oamenii de știință au investigat-o pentru aproximativ treizeci și cinci de sisteme exoplanetare până acum.
În ianuarie 2010, o echipă de cercetare condusă de astronomi ai echipei actuale de la Universitatea din Tokyo și Observatorul Astronomic Național al Japoniei a folosit Telescopul Subaru pentru a observa sistemul planetar XO-4, care se află la 960 de ani lumină de Pământ în regiunea Lynx. . Planeta sistemului este de aproximativ 1,3 ori mai masivă decât Jupiter și are o orbită circulară de 4,13 zile. Detectarea efectului RM a arătat că axa orbitală a planetei XO-4 b se înclină spre axa de rotire a stelei gazdă. Doar Telescopul Subaru a măsurat până acum efectul RM pentru acest sistem.
În mai și iulie 2010, actuala echipă de cercetare a efectuat observații direcționate ale sistemului exoplanetar HAT-P-11, care se află la 130 de ani lumină de Pământ, spre constelația Cygnus. Planeta HAT-P-11 de dimensiunea Neptunului își orbitează steaua gazdă într-o orbită non-circulară (excentrică) de 4,89 zile și este printre cele mai mici exoplanete descoperite vreodată. Până la această cercetare, oamenii de știință au detectat doar efectul RM pentru planetele gigant. Detectarea efectului RM pentru planetele de dimensiuni mai mici este dificilă, deoarece semnalul efectului RM este proporțional cu dimensiunea planetei; cu cât este mai mică planeta tranzitorie, cu atât semnalul este mai slab.
; Echipa a profitat de puterea enormă de colectare a luminii din oglinda telescopului Subaru de 8,2 m, precum și de precizia spectrografului său de înaltă dispersie. Observațiile lor nu au condus doar la prima detectare a efectului RM pentru un exoplanet de dimensiuni mai mici de la Neptun, dar au furnizat dovezi că axa orbitală a planetei înclină spre axa spinului stelară cu aproximativ 103 grade pe cer. Un grup de cercetare din SUA a folosit telescopul Keck și a făcut observații independente ale efectului RM al aceluiași sistem în mai și august 2010; rezultatele lor au fost similare cu cele din observațiile din mai și iulie 2010 ale echipei Universității din Tokyo / NAOJ.
Observațiile echipei actuale cu privire la efectul RM pentru sistemele planetare HAT-P-11 și XO-4 au arătat că au orbite planetare extrem de înclinate spre axele de rotație ale stelelor lor gazdă. Ultimele rezultate observaționale despre aceste sisteme, inclusiv cele obținute independent de descoperirile raportate aici, sugerează că astfel de orbite planetare extrem de înclinate pot exista frecvent în univers. Scenariul de migrație planeta-planetă, fie că este cauzat de împrăștierea planetei-planete, fie de migrația Kozai, mai degrabă decât de scenariul planetă-disc ar putea contabiliza migrația lor în locațiile actuale.
Cu toate acestea, măsurătorile efectului RM pentru sisteme individuale nu pot face discriminări decisive între scenariile de migrare. Analiza statistică poate ajuta oamenii de știință să determine care, dacă este cazul, procesul de migrație este responsabil pentru orbitele extrem de înclinate ale planetelor gigant. Deoarece diferite modele de migrație prezic distribuții diferite ale unghiului dintre axa stelară și orbita planetară, dezvoltarea unui eșantion mare de efect RM permite oamenilor de știință să sprijine cel mai plauzibil proces de migrație. Includerea măsurătorilor efectului RM pe o planetă de dimensiuni reduse precum HAT-P-11 b în eșantion va juca un rol important în discuțiile despre scenariile de migrație planetară.
Multe grupuri de cercetare intenționează să facă observații ale efectului RM cu telescoape din întreaga lume. Echipa actuală și Telescopul Subaru vor juca un rol integral în investigațiile viitoare. Observațiile continue ale tranziției sistemelor exoplanetare vor contribui la înțelegerea istoriei de formare și migrație a sistemelor planetare în viitorul apropiat.
