Экзопланета Куа’куа, известная также как LHS 3844b, расположенная в полусотни световых лет от Земли, стала первой планетой, у которой подтверждено гравитационное взаимодействие со звездой. Ученые сделали это открытие, проанализировав отсутствие атмосферы у этой планеты.
По мнению ученых, экзопланеты, расположенные на близком расстоянии от своей звезды, подвержены приливному захвату, при котором одна их стороны постоянно направлена к звезде, подобно тому, как Луна обращена к Земле. Этот феномен обусловлен гравитационным взаимодействием между двумя небесными телами. Однако в системе могут присутствовать не только два тела. Вращение планеты подвержено влиянию и ее внутренней структуры, такой как магма в ядре или другой жидкий слой, а также атмосферы или океана, если они существуют. К тому же, вращение не всегда является идеально синхронным, зачастую возникают резонанс.
По результатам моделирования, даже при наличии различных влияющих факторов, планеты, вращающиеся по круговым траекториям, неизбежно достигают синхронного вращения. Сложность заключается в том, что существующие приборы не обеспечивают достаточной точности для проведения подобных измерений эксцентриситет орбиты, а даже при значении e = если показатель равен 0.001–0.01, то экзопланета потенциально способна поддерживать резонанс. В связи с этим специалисты стремятся установить наличие приливного захвата, используя непрямые методы. В частности, они анализируют изменения температуры поверхности планеты на протяжении ее орбиты, что отражается в ее тепловой фазовой кривой.
Анализ температурных кривых наиболее удобен для «голых» экзопланет, не имеющих атмосферы или океана. Их нагрев определяется исключительно вращением, орбитой, характеристиками поверхности или возможным приливным разогревом. Оценка таких планет значительно проще, чем учет воздействия потенциальных атмосферных явлений на газовые гиганты.
По этой причине, чтобы изучить приливный захват, международная команда астрофизиков остановила свой выбор на Куа’куа, также известной как LHS 3844b. Это экзопланета небольшого размера (ее радиус составляет 1,32 радиуса Земли), вращающаяся вокруг красного карлика на расстоянии 48,5 световых лет от Земли. Период ее обращения составляет всего 11,1 часа. Результаты наблюдений и спектрального анализа показывают, что ее темная сторона крайне холодна, на ней практически отсутствуют водород и вода, что свидетельствует о нехватке плотной атмосферы. К тому же, анализ фазовой тепловой кривой указывает на то, что орбита Куа’куа близка к круговой.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, исследователи создали тепловую компьютерную модель Куа’куа и сравнили полученные данные с результатами наблюдений, сделанными с космического телескопа «Спитцер». В отличие от предыдущих работ, посвященных этой экзопланете, ученые провели анализ всей тепловой кривой, охватывающей полный фазовый цикл, а не только отдельных его участков.
Согласно проведенному моделированию, резонансное вращение в соотношении 3:2, подобное вращению Меркурия вокруг Солнца, привело бы к значительно более интенсивному нагреву Куа’куа приливными силами, чем это подтверждается данными, полученными с телескопа «Спитцер». Отсутствие признаков выраженного приливного нагрева также свидетельствует о низком эксцентриситете орбиты экзопланеты, не превышающем 0,001. Это означает, что в случае вращения планеты вокруг своей оси, оно происходит настолько медленно, что можно считать её находящейся в состоянии приливной синхронизации.
Поверхность Куа’куа обладает крайне низкой отражательной способностью, или альбедо. Изначально предполагалось, что это вызвано базальтовой корой. Однако, согласно новым моделям, такой вариант развития событий не является верным. Тепловая кривая экзопланеты наиболее убедительно объясняется космическим выветриванием – то есть, Куа’куа, вероятно, покрыта слоем реголита – или незначительным приливным разогревом, возникающим из-за взаимодействия с потенциально существующей еще одной планетой. Исследователи подсчитали, что в отсутствие другой планеты при таком приливном воздействии звезда Куа’куа перешла бы на круговую орбиту всего за 530 лет.
Авторы нового исследования выбрали объяснение, связанное с реголитовой поверхностью, поскольку альтернативный сценарий предполагает наличие другой планеты, что является допущением. Однако подтвердить эту версию пока нет возможности, основываясь только на имеющихся данных.
Более точные измерения угловой скорости позволят с большей определенностью установить эксцентриситет орбиты Куа’куа, что даст возможность опровергнуть предположение о влиянии дополнительной планеты. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» потенциально способен обнаружить признаки космического выветривания в спектральных данных. Кроме того, результаты, представленные в новой работе, можно будет подтвердить или опровергнуть, опираясь на более точную фазовую тепловую кривую, которую предоставят будущие наблюдения.