Планети зазвичай зберігають напрямок, даний їм при народженні. Зірка утворюється з колапсованої хмари газу, а решта матеріалу осідає в обертовому диску. Планети ростуть у цьому диску і, як правило, обертаються в одному напрямку.
GJ 3090 b має інші ідеї. Планета, розташована на відстані 72 світлових років від Землі, обертається навколо маленького червоного карлика по різко нахиленій траєкторії, рухаючись проти обертання своєї зірки. Астрономи бачили, як планети роблять це раніше. Це робить дивним те, що вони не можуть знайти масивного супутника, який міг би штовхнути його на таку орбіту.
«Вимірювання кута Psi (малого кута між площинами їхніх орбіт і екваторіальною площиною зірки) дає інформацію про формування та еволюцію планетних систем. Тому цілком природно, що ми намагаємося виміряти його для інших планетних систем».
«Дивно, але планета GJ 3090 b не тільки перебуває на дуже непостійній орбіті, але й обертається ретроградно, у протилежному напрямку обертання своєї зірки».
GJ 3090 b — це субнептунова екзопланета, яка приблизно в 2,2 рази більша за радіус Землі та в 4,5 рази її маса. Він обертається навколо своєї зірки кожні 2,85 дня. Планета була вже відома, оскільки вона регулярно проходить перед зіркою з точки зору Землі, скорочуючи її яскравість. Ці проходи дозволили дослідникам вивчити його орбіту.
Міжнародна група спостерігала шість транзитів за допомогою Near-InfraRed Planet Searcher (NIRPS), інфрачервоного спектрографа, встановленого на 3,6-метровому телескопі Європейської південної обсерваторії в обсерваторії Ла-Сілла в Чилі, а також спостереження з 3,6-метрового RaPSARAC (RaPSARAC) Європейського космічного агентства.
Коли планета проходила над обертовою зіркою, вона блокувала світло з різних частин її поверхні. Відстежуючи тонкі зміни в цьому світлі, команда визначила, як орбіта планети орієнтована відносно обертання зірки.
Відповіддю був кут приблизно 136 градусів між віссю обертання зірки та орбітальною віссю планети. Кут більше 90 градусів означає, що планета знаходиться на ретроградній орбіті: вона рухається проти напрямку обертання зірки.
«На наш превеликий подив, — сказав Картерет, — він також обертається ретроградно в протилежному напрямку до обертання своєї зірки».
За словами дослідників, GJ 3090 b є першою планетою, знайденою на ретроградній орбіті навколо червоного карлика. Їх висновки опубліковані в Астрономія і астрофізика.
Де насильство?
Ретроградних планет немає. Але в небагатьох відомих випадках зазвичай є один підозрюваний: масивна планета або зірка-компаньйон, чия гравітація протягом мільйонів років висмикувала сусідню орбіту.
Відомо, що лише п’ять інших мультипланетних систем містять планети, нахилені більше ніж на 70 градусів від екватора своєї зірки. У цьому випадку астрономи можуть вказати на масивний об’єкт поблизу. У GJ 3090 нічого подібного не знайшли.
Тому команда шукає інші варіанти. Одна з ідей, запропонована співавтором Вінсентом Бур’єром, старшим викладачем і науковим співробітником UNIGE, полягає в тому, що проблема виникла ще до існування планет. Молода зірка, можливо, накопичила другий диск матеріалу, який повернувся назад відносно самої зірки. Якби планети утворювалися в цьому диску-шахраї, вони б народжувалися на зворотних орбітах без необхідності наступного гравітаційного удару.
Це хороша ідея, але це все ще гіпотеза. Це також вказує на щось тривожне: наша нова картина формування зірок і дисків може бути надто спрощеною, особливо навколо маленьких зірок, таких як GJ 3090.
Гравітаційний удар від іншого великого об’єкта може пояснити деякі сильно нахилені орбіти планети. GJ 3090 має принаймні ще одну підтверджену планету, але команда не знайшла доказів гігантської екзопланети чи зірки-компаньйона, здатних пояснити шлях GJ 3090 b. Їхні спостереження значно звужують можливості, хоча вони не можуть виключити кожен невидимий об’єкт.
«Відсутність масивного компаньйона, щоб пояснити цю незвичайну орбіту, спонукає нас досліджувати інші гіпотези», — сказав Бур’єр.
Однією з можливостей є те, що зірка отримала свіжий газ після початкового формування. Якби цей газ надходив з іншого боку, він міг би створити другий диск, який обертається не так, як зірка. Планети, народжені в цьому диску, успадкували б його незвичайну орієнтацію.
Другий диск залишається запропонованим поясненням, а не тим, що спостерігали дослідники. Дослідження встановлює незвичайну орбіту GJ 3090 b і відкриває для подальшого дослідження події, які її створили. Вимірювання орбіт інших планет можна використовувати, щоб перевірити, чи вони також утворені з неоднорідного диска.
Ця маленька планета піднімає важливе питання: чи змінилася її орбіта після того, як вона утворилася, чи речовина, яка змусила її рухатися в іншому напрямку, вже змінилася?
