Есть известная шутка о том, что палеонтология – это не наука, а искусство гадания по костям. С этой точки зрения астрономию тоже можно считать не точной наукой: в ней очень много предположений, версий и, как ни странно, приблизительных расчетов. Все дело в том, что объекты изучения – планеты, звезды и другие небесные тела – находятся слишком далеко от наблюдателя, и даже в самые современные телескопы сложно рассмотреть подробности.

Мало того, большинство этих объектов вообще не видны. Например, экзопланету (то есть планету, находящуюся не в нашей Солнечной системе) можно увидеть только в том случае, если во время вращения она проходит между нами (наблюдателями на Земле) и собственной звездой – это называется "транзитный метод изучения". Но даже в этом случае мы получим изображение размером всего в несколько пикселей, а чаще всего – вообще ничего не увидим, будет заметно лишь временное снижение яркости звезды.

Удивительно, но на основе этих данных ученые могут получать довольно много информации: они могут определить приблизительные размеры планеты, примерный диаметр ее орбиты, ориентировочную массу, вероятную плотность... Как видите, здесь очень много приблизительного. Но это еще не все. Свет от звезды, проходя через атмосферу планеты, слегка меняет не только яркость, но и спектр, а по этим изменениям можно определить состав атмосферы – пусть и снова примерно. В результате у нас есть сведения о довольно большом количестве планет, и большинство из них удивительные.

В 2014 году группой астрономов, работающих в рамках программы SuperWASP, было объявлено об открытии планеты WASP-103 b. Это горячий газовый гигант, по размерам превосходящий Юпитер в полтора раза. Его масса составляет 1,49 массы Юпитера, а период обращения вокруг материнской звезды равен 22,2 часа. По оценкам астрономов, планета находится на грани разрушения из-за приливных сил звезды. Открытие планеты было совершено транзитным методом.

Горячий юпитер WASP-103b вращается крайне близко к своей звезде и испытывает такое мощное действие приливных сил, что деформируется, приобретая форму вытянутого мяча для регби.

Наблюдения европейского космического телескопа Cheops показали, что горячий юпитер WASP-103b испытывает столь мощное воздействие приливных сил от своей звезды, что приобрел не сферическую, а вытянутую форму. Это первое свидетельство существования таких деформированных экзопланет, о чем ученые сообщают в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics. Об их работе также рассказывается в пресс-релизе Европейского космического агентства (ESA).

Солнцеподобная звезда WASP-103 расположена примерно в полутора тысячах световых лет, в созвездии Геркулес. В 2014 году у нее обнаружили экзопланету WASP-103b. Это «сверхгорячий юпитер» – газовый гигант, который вращается так близко к своей звезде, что делает полный оборот всего за 22 часа, а температура на ней поднимается выше 2500 кельвинов (более 2200 градусов Цельсия). Ближе просто некуда: расчеты показывают, что будь орбита WASP-103b лишь немного меньше, планета была бы разрушена под действием приливных сил.

Эти силы возникают при движении достаточно крупных тел в неоднородном гравитационном поле. Они создают приливы в земных океанах, деформируют и нагревают спутники Юпитера, а в окрестностях черных дыр могут достигать такой величины, что легко растягивают и разрывают целые звезды. И на WASP-103b, движущейся по весьма тесной орбите, приливные силы действуют достаточно мощно, деформируя всю планету и придавая ей форму сплюснутого мяча для регби.

Чтобы выяснить это, ученые использовали данные американских телескопов Hubble и Spitzer, а также европейского «охотника за экзопланетами» Cheops, который ведет поиск далеких миров транзитным методом – регистрируя слабые изменения яркости звезды в те периоды, когда планеты проходят между нею и нами. Характер и форма этих изменений позволяют оценить размеры и массу экзопланеты. В случае WASP-103b высочайшая точность работы Cheops позволила заметить, что кривая блеска меняется слегка особенным образом, указывая на деформацию.

WASP-103b весит примерно в полтора раза больше Юпитера и настолько же крупнее его по размеру. Это делает планету достаточно «рыхлой» для того, чтобы приливные силы звезды могли менять всю ее геометрическую форму. По словам ученых, это первый известный случай подобной деформации экзопланеты, хотя окончательно подтвердить его еще предстоит. Для этого они надеются провести дополнительные наблюдения на Cheops, а также новом космическом телескопе James Webb.

К экзопланетам с ультракоротким периодом относят тела, орбитальный период которых составляет менее одних земных суток. Эти планеты подвергаются воздействию интенсивных потоков излучения и приливных сил со стороны звезды, что дает возможность астрономам исследовать взаимодействие планет со звездами. В частности, приливные силы ответственны за синхронизацию периодов вращения планеты и звезды, деформации планеты и даже сокращению ее орбиты, что в итоге может привести к падению экзопланеты на звезду по спиральной траектории.

В случае искажения формы планеты эффект будет наиболее ярко проявляться для крупных объектов, которые почти заполняют свою полость Роша, таких как сверхгорячие юпитеры. Радиальная деформация планеты может быть оценена с использованием числа Лява, которое характеризует распределение массы внутри планеты в зависимости от концентрации тяжелых элементов в ядре по отношению к внешней оболочке планеты.

Группа астрономов во главе с Сусаной Баррос (Susana Barros) из Института астрофизики и космических наук в Порту опубликовала результаты исследований взаимодействия экзопланеты WASP-103b со своей звездой. Ученые анализировали данные наблюдений за прохождениями WASP-103b по диску светила, которые были получены космическим телескопом CHEOPS, а также архивными данными наблюдений, полученными космическими телескопами «Хаббл» и «Спитцер».

WASP-103b находится в системе звезды F-типа на расстоянии 1532 световых года от Солнца, в созвездии Геркулеса. Масса экзопланеты составляет 1,5 массы Юпитера, радиус – 1,5 радиуса Юпитера, а год на ней длится 22 часа.

Анализ данных наблюдений позволил определить значение радиального числа Лява hf для WASP-103b, которое немного больше значения, полученного для Сатурна, и аналогично значению, полученному для Юпитера. Это означает, что две планеты могут быть схожи по внутреннему строению, несмотря на разные размеры и уровни облучения со стороны звезд. Форма WASP-103b больше похожа на эллипсоид, а не на сферу, из-за приливных сил со стороны звезды.

Необычным выводом работы стало то, что орбитальный период экзопланеты увеличивается, а не уменьшается, как это предсказывалось в теории, в результате чего WASP-103b медленно дрейфует от звезды. Возможными объяснениями могут быть звезда-компаньон в системе, статистические артефакты, эффект Эпплгейта или апсидальная прецессия, однако ни одна из этих гипотез пока не имеет ни подтверждения, ни опровержения. Ученым необходимы новые данные наблюдений за WASP-103b, чтобы разобраться в особенностях орбитальном движении планеты и более точно оценить ее внутреннее строение.

По всем расчётам, этого причудливого мира вообще не должно быть там, где он обосновался.

Телескоп, у которого целых восемь "труб" и в который никто не смотрит, – примерно так и выглядит современная астрономия. Перед нами робот, построенный специально для поиска экзопланет. Его зовут SuperWASP, WASP – это Wide Angle Search for Planets – "широкоугольный поиск планет". Он работает в Южной Африке, и точно такой же есть на Канарских островах.

Почти каждую минуту телескоп (а по сути астрограф, то есть телескоп, который фотографирует) делает целую серию снимков. За ночь набирается коллекция на 100 гигабайт, в кадр попадает примерно сто тысяч звёзд. А астроном в наши дни – это тот человек, который смотрит абсолютно невооружённым глазом в экран компьютера и изучает полученные изображения. И видит в том числе такие звёзды, которые в редкий телескоп можно различить, потому что они слишком далеко. В основном это сравнительно небольшие звёзды вроде нашего Солнца. Так что если вы где-нибудь прочитаете о далёкой звезде, у которой в названии есть аббревиатура WASP и какое-нибудь число, то эту звезду нашли на снимках с тех двух обсерваторий. А число это, собственно, порядковый номер.

Но самое интересное, это когда далёкая звезда вдруг немного потускнела, а потом снова стала такой же яркой, как всегда. Для учёного это верный признак того, что в момент потемнения на фоне её диска проходит планета. Так их часто и находят. Метод называется транзитным.

На сегодняшний день список экзопланет насчитывает уже почти пять тысяч, и из них с помощью SuperWASP нашли более ста. А сейчас речь идёт о 103-й по счёту – WASP-103b. Находится она у одноимённой звезды в созвездии Геркулеса, в 1800 световых лет от нас. Для сравнения: звёзды, которые мы видим в ночном небе, находятся максимум в сотнях световых лет. Допустим, знаменитая Бетельгейзе из созвездия Орион, которая должна вот-вот взорваться, готовится к эпичному финалу в 600 световых годах отсюда. А Сириус вообще, можно сказать, сосед – какие-то восемь световых лет.

Так вот, планета WASP-103b открыта в 2015 году, и с тех пор её прохождение перед диском звезды наблюдали ещё бесчисленное множество раз – оно происходит каждые 22 земных часа. Именно столько занимает один её оборот вокруг светила. Такой короткий год может быть только на планете, которая кружится очень и очень близко к своему солнцу. Наш Меркурий, например, делает оборот за 88 земных дней, и расположен он в 46–69 миллионах километров от Солнца (орбита чуть вытянута).

Звезда WASP-103, надо сказать, в 1,7 раза крупнее нашего Солнца и на 200 градусов горячее. И если учесть параметры движения планеты и потускнение во время транзита, то получается, что WASP-103b – "горячий Юпитер", то есть раскалённый газовый гигант. Такие очень часто находят просто потому, что они большие и их легче заметить. Этот "Юпитер" в 1,5 раза массивнее нашего и в 20 раз его горячее, а находится он менее чем в трёх миллионах километров от звезды. То есть ещё совсем чуть-чуть – и гравитация светила разорвёт и проглотит планету.

И вот самая, пожалуй, эффектная деталь этой ситуации: при такой близости к солнцу газовый шар – это вовсе не шар. Его просто-напросто как бы вытянуло, и он стал похож на тот самый мяч для регби, который мы использовали для завлекательного заголовка.

Но интрига на самом деле не в этом. Интрига как минимум в том, что так близко к звезде эта планета вообще никак не могла бы образоваться – притяжение просто не дало бы газу собраться ни в шар, ни в мяч для регби, ни во что. Но это бы ещё полбеды, потому что, в принципе, вполне можно предположить, что сформировался этот "Юпитер" где-нибудь подальше, а потом со временем постепенно переезжал всё ближе и ближе.

И тут мы подходим к главной загадке. Собственно, логика подсказывает, что такова судьба всех этих горячих шаров и мячей: рано или поздно они станут добычей своих солнц. И их движение по орбите это до сих пор подтверждало: у всех приличных экзо-Юпитеров орбитальный период понемногу сокращается, значит, они приближаются и приближаются к неизбежному финалу. А вот мяч для регби, кажется, презрел законы физики: его год едва заметно увеличивается, то есть планета удаляется от звезды!

Спрашивается, какая же такая неизвестная и невероятная сила помогает ей противостоять столь мощной гравитации? Конечно, учёные всегда оставляют место сомнению, размышляют, что, может быть, они всё-таки где-нибудь ошиблись, потому что сами посудите: телескоп показывает то, что совершенно невозможно.