Астрономы пришли к выводу, что планеты-гиганты являются потенциальными «агентами хаоса» в мультипланетных системах. В двух новых статьях в Astronomical Journal демонстрируется, что в некоторых многопланетных системах планеты-гиганты имеют тенденцию заставлять своих меньших соседей сходить с орбит и наносить ущерб их климату.
В одном из исследований астрофизик Стивен Кейн из Калифорнийского университета в Риверсайде подробно описал, как притяжение массивных планет в системе HD 141399 может выбросить их земноподобных соседей из обитаемой зоны.
HD 141399 — молодая звезда-карлик спектрального класса K, расположенная на расстоянии 121 светового года в созвездии Волопаса. В ее систему входят четыре планеты-гиганта с массами в диапазоне от 0,45 до 1,36 массы Юпитера. В отличие от большинства других известных планетных систем, эти четыре планеты находятся дальше от своей родительской звезды.
«Система из четырех планет-гигантов HD 141399 является исключительно редкой среди известных экзопланетных архитектур, — говорит профессор Кейн. — Согласно архиву экзопланет NASA, HD 141399 — одна из двух известных планетных систем, в которой есть как минимум четыре планеты, которые все массивнее Сатурна. Другая система — HR 8799, с четырьмя планетами, расположенными на большом расстоянии друг от друга. Таким образом, система HD 141399 — это невероятная возможность изучить формирование, динамику и эволюцию необычной планетарной архитектуры».
Принимая во внимание данные о планетах системы, профессор Кейн провел несколько компьютерных симуляций, чтобы понять влияние этих четырех гигантов. Он хотел специально взглянуть на потенциально обитаемую зону в этой звездной системе и посмотреть, сможет ли Земля оставаться там на стабильной орбите. «Ответ — да, но это очень маловероятно. Есть лишь несколько избранных областей, где гравитационное притяжение гигантов не могло бы сбить каменистую планету с ее орбиты и отправить ее за пределы обитаемой зоны», — говорит профессор Кейн.
Вторая статья, написанная профессором Кейном и его коллегой Тарой Фетерольф, показывает, как одна большая планета в центре зоны может оказывать аналогичный эффект. Авторы рассмотрели систему Gliese 357 (также известную как GJ 357), которая расположена всего в 30 световых годах от нас в созвездии Гидры. Вокруг звезды обращаются три экзопланеты — Gliese 357b, c и d — с орбитальными периодами 4, 9 и 56 дней. Более ранние исследования показали, что Gliese 357d находится в обитаемой зоне системы и ее масса примерно в 6 раз превышает массу Земли. Однако новое исследование показывает, что масса, вероятно, намного больше. «Вполне возможно, что масса Gliese 357d равна 10 массам Земли, а это значит, что она, вероятно, не принадлежит к земному, поэтому на ней не может быть жизни. Или, по крайней мере, там не будет жизни, какой мы ее знаем», — сказал профессор Кейн.
Авторы исследования продемонстрировали, что, если планета действительно намного больше, чем считалось ранее, это наверняка не позволит большему количеству планет, подобных Земле, находиться в обитаемой зоне рядом с ней. Хотя в обитаемой зоне этой системы также есть несколько избранных мест, где потенциально может находиться Земля, ее орбита вокруг звезды будет иметь сильно эллиптическую форму. «Другими словами, орбиты создадут сумасшедший климат на этих планетах, — сказал профессор Кейн. — Наша статья на самом деле является предупреждением: когда мы находим планеты в обитаемой зоне, не следует предполагать, что они автоматически способны содержать жизнь».
