Альфа Центавра может иметь на орбите Супер-Юпитер

Задача трех тел — одна из самых сложных проблем природы. Гравитационные взаимодействия и возникающие в результате движения трех тел, как известно, трудно предсказать из-за нестабильности. Планета, вращающаяся вокруг двух звезд, является примером задачи трех тел, но ее иногда называют «ограниченной задачей трех тел». В этом случае у планеты существуют потенциальные стабильные орбиты.

Новое исследование показывает, что соседняя пара звезд Альфа Центавра AB может содержать Супер-Юпитер на стабильной орбите.

«Задача трех тел, которая ищет устойчивые конфигурации орбит, является давней проблемой небесной механики», — пишет Тинлун Фэн (Tinglong Feng), автор исследования. Он рассматривает  нашего ближайшего звездного соседа, чтобы понять, может ли система содержать супер-Юпитер и по какой орбите может двигаться планета-гигант.

Тинлун Фэн — не первый астроном, который занялся этой проблемой. «Будучи ближайшей к Земле тройной звездной системой, система Альфа Центавра привлекает ученых для различных исследований, включая стабильность экзопланет», — пишет Фен. «Хотя вся система Альфа Центавра является тройной звездной системой, Альфа Центавра AB находятся достаточно далеко от третьей звезды, чтобы представлять собой двойную (бинарную) систему».

Существует несколько решений задачи трех тел, если масса одного из тел пренебрежимо мала по сравнению с двумя другими. Альфа Центавра AB — пара звезд типа Солнца. Альфа Центавра А — звезда класса G, немного более массивная, чем Солнце, Альфа Центавра B — звезда класса K, немного менее массивная, чем Солнце.

В исследовании сравниваются Система Альфа Центавра AB с аналогичной звездной системой под названием GJ65AB (Глизе 65). Известно, что это двойная звезда, содержащая экзопланету массой Нептуна. Хотя Глизе 65 представляет собой пару М-карликов, сравнение по-прежнему ценно, поскольку они «имеют схожие соотношения масс и эксцентриситеты орбит», пишет Фэн. Глизе 65 также находится недалеко от Земли, всего в 8,8 световых годах. Ученый выполнил моделирование Система Альфа Центавра AB, чтобы проверить идею о наличии в ней экзопланеты.

«Сходство между GJ65AB и Альфой Центавра AB, а также недавно обнаруженный стабильный супер-Нептун в системе GJ65 предполагают стабильность соответствующего потенциального супер-Юпитера в Альфе Центавра AB», — пишет Фэн. Системы Gliese 65 и Alpha Centauri AB имеют почти одинаковые соотношения масс и эксцентриситета. Если GJ65 может разместить планету на стабильной орбите, сможет ли Alpha Centauri AB сделать тоже самое?

Тинлун Фэн использовал метод среднего экспоненциального коэффициента роста близких орбит (MEGNO) для проверки потенциальной стабильности супер-Юпитера у Альфы Центавра AB. Сначала он смоделировал систему GJ65AB и недавно открытую планету, чтобы проверить стабильность орбиты планеты. Затем он проделал то же самое с Альфой Центавра AB.

Моделирование MEGNO для Gliese 65 показало, что недавно открытая планета с массой Нептуна должна быть стабильной. Следующим шагом было найти стабильную орбиту планеты, вращающейся вокруг Альфа Центавра АБ. Для этого Фэн использовал Альфа Центавра А в качестве главной звезды, которая бы имела планету массой 350 земных на расстоянии 23,336 а.е. Все остальные параметры были аналогичны GJ65, но масштабированы до Альфа Центавра АБ.

Работа предполагает, что экзопланеты в двойных системах с почти одинаковыми соотношениями масс и эксцентриситетами могут проявлять схожие свойства стабильности. “Исходя из этой гипотезы, вместе с недавно обнаруженной планетой массой Нептуна в системе GJ65, которая похожа на Альфа Центавра AB, мы предполагаем, что существование потенциальной планеты массой Юпитера с соответствующими параметрами орбиты в Альфа Центавра AB  также должно быть возможным”, — пишет Фен.

Хотя пока возле Alpha Centauri AB не обнаружено планет, это не значит, что там их нет. Методы поиска планет далеки от абсолютных, и в близлежащих системах наверняка есть много планет, которые астрономы пока не смогли обнаружить.