Bár egyes bolygók hűen követik csillagukat, és pályájuk többé-kevésbé annak egyenlítőjéhez igazodik, vannak olyanok, amelyek gátlástalan módon egészen ferde pályasíkban keringenek csillaguk körül. Egy nemrég megjelent tanulmány szerint a meleg Jupiterek, vagyis azok a nagy tömegű bolygók, amelyek forró Jupiter társaiknál kissé messzebb keringenek a csillaguktól, szinte mindig jól viselkednek, függetlenül attól, hogy mi zajlik körülöttük.

Művészi illusztráció egy meleg Jupiter párosról. ([NASA/Ames/JPL-Caltech])

A csillagukhoz rendkívül közel keringő, nagy tömegű forró Jupitereknek kemény életük van. Egyik oldaluk a folyamatos intenzív sugárzás miatt olyan forró, hogy megolvasztaná az acélt. De vannak köztük olyanok, amelyeknek még ennél is rosszabb sora van. A Naphoz hasonló csillagok viszonylag hűvösek, a nagyobb tömegűeknek azonban nagyobb a hőmérsékletük is. A körülöttük keringő forró Jupitereknek jóval kegyetlenebb körülményeket kell elviselniük, mint hűvösebb társaiknak.

Talán nem is csoda, hogy különösen viselkednek. Az elmúlt években a csillagászok észrevették, hogy a forró csillagok körül keringő forró Jupiterek nem a csillaguk egyenlítőjének síkjában keringenek. A hűvösebb csillagok körül keringő társaik azonban többnyire jól igazodnak a csillagukhoz. Ez felveti a kérdést: mi okozza a különbséget? A csillag hőmérséklete valamilyen módon meghatározhatja a bolygók keringését?

Művészi illusztráció egy forró Jupiterről. (NASA/ESA/G. Bacon and A. Feild (STScI)/H. Wakeford (STScI/Univ. of Exeter))

Egy kutatócsoport az elmúlt néhány évben megvizsgálta, hogy mennyiben igazodik a meleg Jupiterek pályasíkja a csillagukhoz. Ezek a planéták a forró Jupiterekhez hasonló tömeggel bírnak, de a csillaguktól távolabb keringenek. Xian-Yu Wang (Indiana University) és munkatársai összesen 23 meleg Jupitert tanulmányoztak. Ezek mindegyike igazodott a csillagához, vagyis a meleg Jupiterek, még ha forró csillag körül keringenek is, nem lépnek át más síkba.

A kutatók igyekeztek egy olyan elméletet felállítani, amely nemcsak a kapott adatokra ad magyarázatot, de arra a rejtélyre is, hogy a forró Jupiterek miként kerülnek ilyen kellemetlen helyzetbe. Elméletük szerint a bolygók többsége nyugodt korongokban alakul ki, amelyek a csillag forgásához igazodnak. Vannak azonban olyan csillagrendszerek, amelyekben a bolygók lökdösődnek, és ennek hatására egyikük vagy több közülük vad, excentrikus pályára kerül a csillag közelében. Ezek a szerencsétlen planéták végül az árapály-kölcsönhatások és a gravitációs dinamika miatt szoros, körhöz közeli pályára állnak ugyan, de keringési síkjuk kibillen: így jönnek létre a ferde síkban keringő forró Jupiterek.

Ami a kutatók által talált, csillagukkal egy síkban keringő forró Jupitereket illeti, itt lép be a képbe a csillag hőmérséklete. A hűvösebb csillagok az árapály-erőknek köszönhetően szépen lassan kisebb inklinációjú (pályahajlású) pályára kényszerítik az engedetlen bolygóikat, de erre a forróbb csillagok nem képesek.

Az ábra X tengelye a csillaghőmérsékletet, az Y tengely pedig a pályahajlás szögét mutatja. A forró Jupiterek adatait tartalmazó felső ábrán látjuk, hogy a forró csillagok körül gyakrabban találhatunk ferde pályasíkú bolygókat. Az alsó ábrán a meleg Jupiterek adatait ábrázolták. Itt nincsenek nagy pályahajlások. (Wang et al. 2024)

A csillagászok az új megfigyelések és a bolygódinamika intenzív modellezése révén egyre teljesebb képet kapnak a planéták kialakulásáról, végső soron pedig arról, hogy hogyan kerültek a bolygók oda, ahol ma vannak.

Az eredményeket közlő tanulmány a The Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg.

Forrás: AAS Nova