Планета обращается вокруг красного карлика в обратную сторону, и гиганта-виновника рядом нет

Планета в 72 световых годах от Земли обращается вокруг своей звезды не в ту сторону. GJ 3090 b — мир чуть более чем вдвое шире Земли — движется вокруг красного карлика в направлении, противоположном вращению самой звезды, с наклоном около 136 градусов относительно плоскости, в которой планетам полагается находиться. Это первая обнаруженная планета, движущаяся в обратном направлении вокруг красного карлика — самого распространённого типа звёзд в галактике.

Планеты с обратным движением редки, но не являются новостью. Во всех прежних случаях настолько сильно наклонённой орбиты в многопланетной системе астрономы могли указать на виновника: звезду-компаньона или гигантскую внешнюю планету, чья гравитация за миллионы лет сбила соседнюю планету с курса. У GJ 3090 такого агрессора нет. Именно это отсутствие и является главной новостью, поскольку оно предполагает, что планета могла родиться в диске газа и пыли, который уже вращался в неправильную сторону.

«К нашему большому удивлению, планета GJ 3090 b не только движется по сильно несогласованной орбите, но и обращается ретроградно», — заявил Янн Картере (Yann Carteret), аспирант Женевского университета и первый автор исследования, опубликованного в Astronomy & Astrophysics.

Планета относится к субнептунам: её радиус примерно в 2,2 раза больше земного, а масса — в 4,5 раза больше; один оборот она совершает приблизительно за 2,9 дня. Её звезда — красный карлик спектрального класса M в южном созвездии Феникса, меньший и более холодный, чем Солнце. В системе также есть как минимум ещё одна планета — подтверждённый субнептун с 16-дневной орбитой, а также кандидат на планету с периодом 13 дней.

Как удалось поймать планету, летящую не в ту сторону

Никто не может напрямую сфотографировать орбиту. Вместо этого команда считала её по свету звезды, использовав приём, известный как эффект Росситера—Маклафлина. У вращающейся звезды одна сторона движется к нам, а другая — от нас, поэтому свет от первой половины слегка смещён в синюю сторону спектра, а от второй — в красную. Когда планета проходит по диску звезды, она перекрывает участок сначала одной половины, затем другой. Последовательность, в которой она их закрывает, раскрывает направление её движения.

У планеты, движущейся обычным образом, первой перекрывается приближающаяся половина. GJ 3090 b закрывает их в обратном порядке.

Сигнал чрезвычайно слаб. Транзит здесь длится около часа с четвертью, планета невелика, а звезда вращается медленно. Команда использовала NIRPS — спектрограф ближнего инфракрасного диапазона на 3,6-метровом телескопе Европейской южной обсерватории в Ла-Силье, Чили, созданный консорциумом под руководством Женевского университета и Университета Монреаля. Красные карлики гораздо ярче светят в инфракрасном диапазоне, чем в видимом, поэтому инфракрасный прибор смог сделать то, с чем оптические инструменты справляются с трудом.

Исследователи наблюдали шесть транзитов с NIRPS, четыре из них одновременно со старым спектрографом HARPS, собрав 193 спектра примерно за 23 часа. Вместо поиска классического колебания общей скорости звезды, слишком слабого для обнаружения, они применили метод RM Revolutions, который анализирует свет от точной полосы звезды, скрытой за планетой в каждый конкретный момент. GJ 3090 b теперь является самой маленькой планетой у красного карлика, для которой выполнено полное трёхмерное измерение наклона.

Что означает угол в 136 градусов

В нашей Солнечной системе планеты обращаются в пределах примерно 7 градусов от экватора Солнца, и каждая из них движется в том же направлении, что и вращается Солнце. Угол в 90 градусов означал бы полярную орбиту, проходящую над полюсами звезды. Всё, что превышает 90 градусов, является ретроградным движением. При 136 градусах GJ 3090 b ближе к полностью перевёрнутой ориентации, чем к движению боком.

Это помещает её в число планет с самым большим наклоном, для которых астрономы располагают трёхмерным измерением, наряду с двумя газовыми гигантами, KELT-19 b и TOI-1710 b. Это также лишь шестая подтверждённая многопланетная система, содержащая планету с наклоном более 70 градусов. В остальных пяти случаях, отмечает команда, всегда есть либо широкая двойная звезда-компаньон, либо массивная внешняя планета, способная причинить такой ущерб.

Красные карлики делают результат ещё более странным. Считается, что их глубокие, бурлящие внешние слои создают сильные приливные силы, которые постепенно возвращают наклонённые орбиты близких планет в исходное положение. По-видимому, GJ 3090 b избежала этой коррекции, скорее всего потому, что она невелика и находится достаточно далеко — примерно на расстоянии 13 радиусов звезды, — чтобы приливное воздействие оставалось слабым.

Пропавший виновник и диск второго поколения

Команда искала скрытый возмущающий объект. Объединив многолетние данные о лучевых скоростях от HARPS и NIRPS, спекл-изображения высокого разрешения и измерения космического телескопа Gaia, учёные исключили наличие любой звезды-компаньона в пределах примерно 3 астрономических единиц и любой планеты тяжелее Юпитера в пределах 15 астрономических единиц — при условии, что она обращается в той же плоскости, что и GJ 3090 b. Любой объект тяжелее 13 масс Юпитера, то есть выше границы, за которой объекты считаются коричневыми карликами, исключается на расстояниях до 100 астрономических единиц при том же допущении.

«Отсутствие массивного компаньона, который мог бы объяснить эту необычную орбиту, заставит нас рассмотреть другие гипотезы», — заявил соавтор работы Венсан Бурье (Vincent Bourrier) из Женевского университета.

Предпочтительное объяснение исследователей — диск второго поколения. После того как первоначальный диск звезды рассеялся, молодой красный карлик мог захватить свежий газ и пыль из межзвёздного пространства. Этот материал должен был прибыть со случайной ориентацией, и в данном случае он пришёл, вращаясь против звезды. Затем планеты сформировались внутри этого наклонённого диска и совместно мигрировали внутрь. Авторы связывают эту идею с так называемыми дисками Питера Пэна — дисками вокруг красных карликов, которые продолжают подпитывать свои звёзды десятки миллионов лет, намного дольше, чем ожидают модели.

Их расчёт добавляет ещё одно ограничение. Чтобы звезда не выровнялась с новым диском, она могла поглотить менее примерно 1 500 масс Земли вещества, что при стандартных пропорциях означает около 15 масс Земли пыли. Одни только планеты составляют значительную долю этого количества, поэтому большая часть пыли в диске должна была оказаться в планетах, а не упасть на звезду.

Что это не решает

Для значения в 136 градусов характерны широкие пределы погрешности — примерно от 118 до 160 градусов. Команда исключает полярную орбиту на уровне 2,5 сигма: это значимый результат, но он заметно не дотягивает до стандарта в 5 сигма, который физики оставляют для открытий. Полный трёхмерный наклон зависит также от оценок периода вращения звезды, её радиуса и наклонения, а не только от данных транзита.

Окончательная подгонка модели опирается на пять ночей наблюдений с одного инструмента. Один транзит NIRPS с плохим сигналом был исключён, а данные HARPS оказались слишком слабыми, чтобы ограничить угол, поэтому второй инструмент независимо не подтверждает направление движения.

В поиске компаньона есть лазейка, которую авторы прямо признают. Их ограничения предполагают, что любой скрытый гигант обращается в той же плоскости, что и GJ 3090 b. Массивное тело на сильно наклонённой орбите полностью не исключено. Сценарий второго диска — это вывод из того, чего не хватает, а не нечто, что кто-либо наблюдал напрямую.

Частые вопросы о планетах с обратным движением

Что такое ретроградная планета?

Ретроградная планета обращается вокруг своей звезды в направлении, противоположном собственному вращению звезды. Планеты формируются из того же вращающегося диска, который питает их звезду, поэтому обычно они разделяют его направление. Ретроградная орбита означает, что нечто наклонило планету или диск, в котором она родилась, более чем на 90 градусов.

Как астрономы узнают, в каком направлении обращается планета?

Они наблюдают прохождение планеты перед своей звездой и измеряют, как меняется цвет звёздного света. Поскольку одна сторона вращающейся звезды приближается к нам, а другая удаляется, порядок, в котором планета перекрывает каждую сторону, показывает направление её движения. Это и есть эффект Росситера—Маклафлина.

Есть ли в Солнечной системе объекты, движущиеся в обратную сторону?

Ни одна планета не обращается вокруг Солнца в обратном направлении, и все восемь остаются близко к солнечному экватору. Некоторые спутники делают это: крупнейший спутник Нептуна Тритон обращается против вращения планеты и, как считается, является захваченным объектом. Венера вращается вокруг своей оси в обратную сторону, но по орбите движется обычным образом.

Может ли GJ 3090 b поддерживать жизнь?

Исследование ничего не говорит о жизни. Планета обращается вокруг своей звезды менее чем за три дня, значительно ближе, чем Меркурий к Солнцу. При массе около 4,5 масс Земли и радиусе 2,2 земного радиуса она является субнептуном — классом планет, который, как обычно считают, обладает толстой газовой оболочкой, а не открытой каменистой поверхностью.

Планета была впервые обнаружена космическим телескопом NASA TESS и подтверждена в 2022 году. Транзиты NIRPS, лежащие в основе нового измерения, были зарегистрированы в 2024 году, а статья была принята Astronomy & Astrophysics в августе 2026 года и опубликована в сентябре. Сценарий авторов делает проверяемое предсказание: если каждая планета системы сформировалась в одном и том же наклонённом диске, соседние с GJ 3090 b планеты должны разделять её обратный наклон. Следующим шагом станет измерение и их орбит, что будет трудно, поскольку 16-дневная планета никогда не проходит по диску своей звезды с нашей точки зрения.

Источник: Картере и др., «Upside down: GJ 3090 b the first retrograde exoplanet around an M dwarf detected with NIRPS», Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661989

Теги: ESO, GJ 3090 b, La Silla Observatory, NIRPS, red dwarf, ретроградная орбита