Z komunikatu prasowego Subaru Telescope i Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii:
Zespół badawczy kierowany przez astronomów z Uniwersytetu Tokijskiego i Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii (NAOJ) odkrył, że nachylone orbity mogą być typowe, a nie rzadkie dla układów egzoplanetarnych - poza naszym Układem Słonecznym. Ich pomiary kątów między osiami obrotu gwiazdy (oś obrotu gwiazdy) i orbitą planety (oś planety orbitalnej) egzoplanet HAT-P-11b i XO-4b pokazują, że orbity tych egzoplanet są mocno pochylone. Po raz pierwszy naukowcy zmierzyli kąt dla małej planety, takiej jak HAT-P-11b. Nowe odkrycia dostarczają ważnych wskaźników obserwacyjnych do testowania różnych modeli teoretycznych ewolucji orbit układów planetarnych.
Od czasu odkrycia pierwszej egzoplanety w 1995 r. Naukowcy zidentyfikowali ponad 500 egzoplanet, planet poza naszym Układem Słonecznym, z których prawie wszystkie są gigantycznymi planetami. Większość tych gigantycznych egzoplanet ściśle okrąża gwiazdy macierzyste, w przeciwieństwie do gigantycznych planet naszego Układu Słonecznego, takich jak Jowisz, które krążą wokół Słońca z dużej odległości. Zaakceptowane teorie sugerują, że te gigantyczne planety pierwotnie uformowały się z obfitych materiałów tworzących planety z dala od gwiazd macierzystych, a następnie migrowały do swoich obecnych bliskich lokalizacji. Sugerowano różne procesy migracji w celu wyjaśnienia bliskich gigantycznych egzoplanet.
Modele migracji między dyskami a planetami koncentrują się na interakcjach między planetą a jej dyskiem protoplanetarnym, dyskiem, z którego pierwotnie się utworzył. Czasami te interakcje między dyskiem protoplanetarnym a planetą formującą powodują siły, które powodują, że planeta spada w kierunku gwiazdy centralnej. Model ten przewiduje, że oś obrotu gwiazdy i oś orbitalna planety będą w jednej linii ze sobą.
Modele migracji interakcji planeta-planeta koncentrowały się na wzajemnym rozproszeniu między gigantycznymi planetami. Migracja może nastąpić w wyniku rozproszenia planet, gdy wiele planet rozprasza się podczas tworzenia dwóch lub więcej gigantycznych planet w dysku protoplanetarnym. Podczas gdy niektóre planety rozpraszają się z układu, najgłębsza z nich może ustanowić końcową orbitę bardzo blisko gwiazdy centralnej. Inny scenariusz interakcji planeta-planeta, migracja Kozai, postuluje, że długoterminowa interakcja grawitacyjna między wewnętrzną gigantyczną planetą a innym obiektem niebieskim, takim jak gwiazda towarzysząca lub zewnętrzna gigantyczna planeta, może z czasem zmienić orbitę planety, przybliżając wewnętrzną planetę bliżej do gwiazdy centralnej. Interakcje migracji planeta-planeta, w tym rozproszenie planeta-planeta i migracja Kozai, mogą wytworzyć nachyloną orbitę między planetą a osią gwiezdną.
Ogólnie rzecz biorąc, nachylenie osi orbity planet bliskich w stosunku do osi obrotu gwiazd macierzystych okazuje się być bardzo ważną podstawą obserwacyjną do wspierania lub odrzucania modeli migracji, na których teorie centrum ewolucji orbitalnej się skupiają. Grupa badawcza kierowana przez astronomów z Uniwersytetu Tokijskiego i NAOJ skoncentrowała swoje obserwacje za pomocą Teleskopu Subaru na badaniu tych nachyleń dla dwóch układów, o których wiadomo, że mają planety: HAT-P-11 i XO-4. Grupa zmierzyła efekt układów Rossitera-McLaughlina (dalej, RM) i znalazła dowody, że ich osie orbitalne nachylają się względem osi obrotu gwiazd macierzystych.
Efekt RM odnosi się do pozornych nieregularności prędkości radialnej lub prędkości ciała niebieskiego w linii wzroku obserwatora podczas przelotów planetarnych. W przeciwieństwie do linii widmowych, które są na ogół symetryczne w pomiarach prędkości radialnej, linie z efektem RM przechodzą w asymetryczny wzór (patrz ryc. 1). Taka pozorna zmiana prędkości radialnej podczas transportu ujawnia rzutowany na niebo kąt między osią obrotu gwiazdy i osią planetarną. Subaru Telescope brał udział we wcześniejszych odkryciach efektu RM, które naukowcy badali do tej pory dla około trzydziestu pięciu układów egzoplanetarnych.
W styczniu 2010 r. Zespół badawczy kierowany przez astronomów obecnego zespołu z Uniwersytetu Tokio i Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii użył teleskopu Subaru do obserwacji układu planetarnego XO-4, który znajduje się 960 lat świetlnych od Ziemi w regionie Lynx . Planeta systemu jest około 1,3 razy masywniejsza niż Jowisz i ma okrągłą orbitę 4,13 dni. Wykrywanie efektu RM wykazało, że oś orbity planety XO-4 b przechyla się do osi obrotu gwiazdy macierzystej. Do tej pory tylko teleskop Subaru mierzył efekt RM dla tego systemu.
W maju i lipcu 2010 r. Obecny zespół badawczy przeprowadził ukierunkowane obserwacje układu egzoplanetarnego HAT-P-11, który znajduje się 130 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Łabędzia. Planeta HAT-P-11 b wielkości Neptuna krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej na nieokrągłej (ekscentrycznej) orbicie o długości 4,89 dnia i należy do najmniejszych odkrytych egzoplanet. Do czasu tych badań naukowcy wykryli efekt RM tylko dla gigantycznych planet. Wykrywanie efektu RM dla planet o mniejszych rozmiarach jest trudne, ponieważ sygnał efektu RM jest proporcjonalny do wielkości planety; im mniejsza planeta przelotowa, tym słabszy sygnał.
; Zespół wykorzystał ogromną moc zbierania światła zwierciadła teleskopu Subaru o długości 8,2 m, a także precyzję spektrografu o wysokiej dyspersji. Ich obserwacje nie tylko doprowadziły do pierwszego wykrycia efektu RM dla mniejszej egzoplanety wielkości Neptuna, ale także dostarczyły dowodów, że oś orbity planety pochyla się do osi obrotu gwiazdy o około 103 stopnie na niebie. Grupa badawcza w USA wykorzystała teleskop Keck i dokonała niezależnych obserwacji efektu RM tego samego układu w maju i sierpniu 2010 r .; ich wyniki były podobne do uzyskanych z obserwacji zespołu University of Tokyo / NAOJ w maju i lipcu 2010 r.
Obserwacje obecnego zespołu dotyczące efektu RM dla układów planetarnych HAT-P-11 i XO-4 wykazały, że mają one orbity planetarne wysoko przechylone do osi obrotu gwiazd macierzystych. Najnowsze wyniki obserwacji dotyczące tych układów, w tym uzyskane niezależnie od przedstawionych tutaj odkryć, sugerują, że takie wysoce nachylone orbity planetarne mogą powszechnie istnieć we wszechświecie. Scenariusz migracji planeta-planeta, spowodowany rozproszeniem planety-planety lub migracją Kozai, a nie scenariusz dysk-planeta mógłby wyjaśnić ich migrację do obecnych lokalizacji.
Pomiary efektu RM dla poszczególnych systemów nie mogą jednak zdecydowanie rozróżnić między scenariuszami migracji. Analiza statystyczna może pomóc naukowcom w określeniu, który proces migracji jest odpowiedzialny za bardzo nachylone orbity gigantycznych planet. Ponieważ różne modele migracji przewidują różne rozkłady kąta między osią gwiazdową a orbitą planetarną, opracowanie dużej próbki efektu RM umożliwia naukowcom wsparcie najbardziej prawdopodobnego procesu migracji. Włączenie pomiarów efektu RM dla tak małej planety jak HAT-P-11b w próbce odegra ważną rolę w dyskusjach na temat scenariuszy migracji planet.
Wiele grup badawczych planuje obserwować efekt RM za pomocą teleskopów na całym świecie. Obecny zespół i teleskop Subaru będą odgrywać integralną rolę w przyszłych dochodzeniach. Ciągłe obserwacje tranzytowych układów egzoplanetarnych przyczynią się do zrozumienia historii powstawania i migracji układów planetarnych w najbliższej przyszłości.
