Астрофизики из США предложили механизм, который связывает короткие орбиты газовых экзопланет с ударными волнами в их атмосферах. В статье, опубликованной 15 октября 2026 года в The Astrophysical Journal, J. J. Zanazzi, Morgan MacLeod, Marta L. Bryan и Suvrath Mahadevan показали на компьютерных моделях, как приливные колебания могут собирать планеты на орбитах с периодом от 3 до 6 дней, а при более тесных сближениях со звездой срывать с них газ.

Что происходит при сближении со звездой

У наблюдаемых горячих юпитеров заметен избыток на орбитах с периодом примерно 3-5 дней. Планеты массой от Нептуна до Сатурна тоже часто встречаются на периодах около 3-6 дней, но внутри трёх дней их становится резко меньше. Такой провал среди планет легче Сатурна астрономы называют «пустыней Нептуна».

Команда построила гидродинамические модели газовых планет на сильно вытянутых орбитах. Когда планета проходит близко к звезде, её притяжение возбуждает в газовой оболочке собственные колебания. У поверхности некоторые потоки становятся быстрее звука и образуют ударные волны. Они нагревают атмосферу и отнимают энергию у орбиты.

Исход зависит от глубины, на которой возникают ударные волны. Если они нагревают только верхние слои, атмосфера успевает остыть, а планета сохраняет газ. Орбита постепенно округляется, и в модели планета оказывается там, где наблюдаются горячие юпитеры и «гребень Нептуна». Если же волны проникают глубже и выбрасывают газ наружу, планета теряет оболочку. Её плотное ядро может остаться на короткой орбите, в области «пустыни Нептуна».

Представим газовый гигант, который много раз проходит рядом со звездой. При неглубоких ударных волнах атмосфера нагревается, но большая часть газа остаётся на месте, а орбита со временем становится круглее. При более глубоких волнах газ уходит в пространство, и от гиганта остаётся ядро.

Авторы также связывают различие исходов со скоростью, с которой растёт вытянутость орбиты. Если этот процесс идёт медленно, приливные колебания могут начать округлять орбиту прежде, чем планета лишится оболочки. Если быстро, ближайшая к звезде точка орбиты может подойти настолько близко, что газ будет срываться при каждом сближении.

Это результат численных расчётов, а не прямое наблюдение миграции планет. У модели есть ограничения: расчёты прекращали, когда показатель вытянутости орбиты, эксцентриситет, падал ниже 0,8. В базовых моделях у планет газовая оболочка солнечного состава и ядро массой 10 масс Земли. В некоторых расчётах остатки сохраняют больше газа, чем показывают наблюдения плотных планет «пустыни Нептуна». Приливное приближение к звезде под действием самой звезды в этой работе не моделировали.

Статья описывает численную модель миграции экзопланет. Для подготовки собственных академических публикаций доступны услуги по работе над научными статьями.

Концептуальная схема двух результатов сближения газовой экзопланеты со звездой в модели: сохранение атмосферы и округление орбиты либо потеря оболочки и образование плотного остатка.

Фото: Zelch Csaba / Pexels