Fra en pressemeddelelse fra Subaru-teleskopet og National Astronomical Observatory of Japan:
Et forskerteam ledet af astronomer fra University of Tokyo og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) har opdaget, at skrå bane kan være typiske snarere end sjældne for eksoplanetære systemer - dem uden for vores solsystem. Deres målinger af vinklerne mellem akserne i stjernens rotation (stjernernes rotationsakse) og planetens bane (planetariske orbitalakse) på exoplaneterne HAT-P-11b og XO-4b viser, at disse exoplanets bane er meget vippet. Dette er første gang, at forskere måler vinklen for en lille planet som HAT-P-11 b. De nye fund giver vigtige observationsindikatorer til test af forskellige teoretiske modeller for, hvordan planetariske systemers baner har udviklet sig.
Siden opdagelsen af den første exoplanet i 1995 har videnskabsmænd identificeret mere end 500 exoplaneter, planeter uden for vores solsystem, hvoraf næsten alle er kæmpe planeter. De fleste af disse gigantiske exoplaneter kredser tæt på deres værtstjerner, i modsætning til vores solsystemets gigantiske planeter, ligesom Jupiter, der kredser om solen fra afstand. Accepterede teorier foreslår, at disse gigantiske planeter oprindeligt dannede sig fra rigelige planetdannende materialer langt fra deres værtsstjerner og derefter vandrede til deres nuværende nære placering. Forskellige migrationsprocesser er blevet foreslået for at forklare tæt på gigantiske exoplaneter.
Disk-planet-interaktionsmodeller for migration fokuserer på interaktioner mellem planeten og dens protoplanetære disk, den disk, som den oprindeligt dannede fra. Nogle gange resulterer disse interaktioner mellem den protoplanetære disk og den dannende planet i kræfter, der får planeten til at falde mod den centrale stjerne. Denne model forudsiger, at stjernens spinakse og planetens akseakse vil være på linje med hinanden.
Planet-planet interaktionsmodeller for migration har fokuseret på gensidig spredning blandt kæmpe planeter. Migration kan forekomme fra spredning af planeten, når flere planeter spreder sig under oprettelsen af to eller flere kæmpe planeter inden for den protoplanetære disk. Mens nogle af planeterne spreder sig fra systemet, kan den inderste etablere en sidste bane meget tæt på den centrale stjerne. Et andet interaktionsscenarie mellem planet og planet, Kozai-migration, postulerer, at den langsigtede gravitationsinteraktion mellem en indre gigantisk planet og et andet himmelobjekt som en ledsagerstjerne eller en ydre gigantisk planet over tid kan ændre planetens bane og flytte en indre planet nærmere til den centrale stjerne. Interaktioner mellem planet-planet-migration, herunder planet-planet-spredning og Kozai-migration, kunne frembringe en skrå bane mellem planeten og den stellare akse.
Generelt fremgår tilbøjeligheden af orbitale akser for tæt-i-planeter i forhold til værtsstjerners spin-akser som et meget vigtigt observationsgrundlag til at støtte eller tilbagevise migrationsmodeller, hvorpå teorier om orbital evolution centreres. En forskergruppe ledet af astronomer fra University of Tokyo og NAOJ koncentrerede deres observationer med Subaru-teleskopet om at undersøge disse tilbøjeligheder for to systemer, der vides at have planeter: HAT-P-11 og XO-4. Gruppen målte Rossiter-McLaughlin (herefter RM) -effekten af systemerne og fandt bevis for, at deres orbitalakser hælder i forhold til spin-akserne for deres værtsstjerner.
RM-effekten refererer til tilsyneladende uregelmæssigheder i radialhastigheden eller hastigheden af et himmelobjekt i observatørens synslinie under planetoverførsler. I modsætning til de spektrale linier, der generelt er symmetriske i målinger af radial hastighed, afviger de med RM-effekten i et asymmetrisk mønster (se figur 1). En sådan tilsyneladende variation i radial hastighed under en transit afslører den sky-projicerede vinkel mellem den stjernede spinakse og planetariske orbitalakse. Subaru Telescope har deltaget i tidligere opdagelser af RM-effekten, som forskere har undersøgt for ca. 35 exoplanetære systemer indtil videre.
I januar 2010 brugte et forskerteam ledet af det nuværende holds astronomer fra Universitetet i Tokyo og National Astronomical Observatory of Japan Subaru Telescope til at observere planetsystemet XO-4, som ligger 960 lysår væk fra Jorden i Lynx-regionen . Systemets planet er omkring 1,3 gange så massiv som Jupiter og har en cirkulær bane på 4,13 dage. Deres detektion af RM-effekten viste, at planeten XO-4b 's orbitalakse hælder til værtsstjernens spinakse. Kun Subaru-teleskopet har målt RM-effekten for dette system indtil videre.
I maj og juli 2010 gennemførte det nuværende forskerteam målrettede observationer af HAT-P-11-eksoplanetære system, der ligger 130 lysår væk fra Jorden mod stjernebilledet Cygnus. Den Neptune-størrelse planet HAT-P-11 b kretser om sin værtstjerne i en ikke-cirkulær (eksentrisk) bane på 4,89 dage og er blandt de mindste exoplaneter nogensinde opdaget. Indtil denne undersøgelse havde forskere kun opdaget RM-effekten for kæmpe planeter. Detekteringen af RM-effekten for planeter i mindre størrelse er udfordrende, fordi signalet om RM-effekten er proportional med størrelsen på planeten; jo mindre den transiterende planet, desto svagere signal.
; Holdet udnyttede den enorme lysopsamlingskraft i Subaru Teleskopets 8,2 m spejl såvel som præcisionen i dets High Dispersion Spectrograph. Deres observationer resulterede ikke kun i, at den første detektering af RM-effekten for en mindre exoplanet i Neptun-størrelse, men også tilvejebragte bevis for, at planets orbitalakse hælder til den stellare spinakse med ca. 103 grader på himlen. En forskningsgruppe i USA brugte Keck-teleskopet og gjorde uafhængige observationer af RM-effekten af det samme system i maj og august 2010; deres resultater svarede til dem fra University of Tokyo / NAOJ-holdets observationer fra maj og juli 2010.
Det nuværende holds observationer af RM-effekten for planetariske systemer HAT-P-11 og XO-4 har vist, at de har planetariske kredsløb stærkt vippet til deres værtsstjerners spinakse. De seneste observationsresultater om disse systemer, inklusive dem opnået uafhængigt af de fundne rapporter, som her er rapporteret, antyder, at sådanne stærkt tilbøjelige planetariske kredsløb ofte findes i universet. Planet-planet-scenariet med migration, hvad enten det er forårsaget af planet-planet-spredning eller Kozai-migration, snarere end planet-disk-scenariet, kan redegøre for deres migration til de nuværende placeringer.
Målinger af RM-effekten for individuelle systemer kan dog ikke afgørende skelne mellem migrationsscenarierne. Statistisk analyse kan hjælpe videnskabsmænd med at bestemme, hvilken migrationsproces, hvis nogen, der er ansvarlig for de meget skrå bane fra kæmpe planeter. Da forskellige migrationsmodeller forudsiger forskellige fordelinger af vinklen mellem stjerneaksen og planetarisk kredsløb, giver udviklingen af en stor prøve af RM-effekten forskere mulighed for at støtte den mest plausible migrationsproces. Medtagelse af målingerne af RM-effekten for en så lille planet som HAT-P-11b i prøven vil spille en vigtig rolle i drøftelserne af planetariske migrationsscenarier.
Mange forskningsgrupper planlægger at foretage observationer af RM-effekten med teleskoper rundt om i verden. Det nuværende team og Subaru-teleskopet vil spille en integreret rolle i de kommende undersøgelser. Kontinuerlige observationer af transiterende eksoplanetære systemer vil bidrage til en forståelse af dannelsen og migrationshistorien for planetariske systemer i den nærmeste fremtid.
