Subarun kaukoputken ja Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion lehdistötiedotteesta:
Tokion yliopiston ja Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion (NAOJ) tähtitieteilijöiden johtama tutkimusryhmä on huomannut, että kallistuneet kiertoradat voivat olla pikemminkin tyypillisiä kuin harvinaisia eksoplanetaarisille järjestelmille - aurinkokunnan ulkopuolelle. Tähtien pyörimisakselien (tähtien kiertoakseli) ja eksoplaneettojen HAT-P-11b ja XO-4b akselien välisten kulmien mittaukset osoittavat, että näiden eksoplaneettojen kiertoradat ovat voimakkaasti kallistuneet. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat mitanneet kulman pienelle planeetalle, kuten HAT-P-11 b. Uudet havainnot tarjoavat tärkeitä havaintoindikaattoreita testaamaan erilaisia teoreettisia malleja siitä, miten planeettajärjestelmien kiertoradat ovat kehittyneet.
Ensimmäisen eksoplaneetan löytämisen jälkeen vuonna 1995, tutkijat ovat tunnistaneet yli 500 eksoplaneettaa, aurinkojärjestelmän ulkopuolella sijaitsevia planeettoja, joista lähes kaikki ovat jättiläisiä planeettoja. Suurin osa näistä jättiläisistä eksoplaneetoista kiertää tiiviisti isäntähtään, toisin kuin aurinkokunnan jättiläinen planeetta, kuten Jupiter, joka kiertää aurinkoa kaukaa. Hyväksytyt teoriat ehdottavat, että nämä jättiläiset planeetat, jotka muodostettiin alun perin runsaista planeetanmuodostusmateriaaleista kaukana isäntähteistään ja muuttivat sitten nykyisiin läheisiin paikkoihinsa. Erilaisia muuttoprosesseja on ehdotettu selittämään lähellä olevia jättiläisiä eksoplaneetteja.
Maahanmuuton levy-planeetta-vuorovaikutusmallit keskittyvät vuorovaikutukseen planeetan ja sen protoplanetaarisen levyn, levyn, josta se alun perin muodostui, välillä. Joskus nämä protoplanetaarisen levyn ja muodostavan planeetan väliset vuorovaikutukset johtavat voimiin, jotka saavat planeetan putoamaan kohti keskitähtiä. Tämä malli ennustaa, että tähden spin-akseli ja planeetan kiertoakseli ovat linjassa keskenään.
Planeetta-planeetta-vuorovaikutusmallit ovat keskittyneet jättiläisten planeettojen keskinäiseen sirontaan. Siirtyminen voi tapahtua planeetan sironnasta, kun useita planeettoja hajoaa luotaessa kaksi tai useampia jättiläisiä planeettoja protoplanetaariselle levylle. Vaikka jotkut planeetoista sirottelevat järjestelmää, sisimpiin voi muodostua lopullinen kiertorata hyvin lähellä keskitähtiä. Toinen planeetta-planeetta-vuorovaikutusskenaario, Kozai-muutto, olettaa, että sisäisen jättiläisen planeetan ja toisen taivaankappaleen, kuten seuratähden tai ulkoisen jättiläisen planeetan, välinen pitkäaikainen gravitaatiovuorovaikutus ajan myötä voi muuttaa planeetan kiertorataa siirtämällä sisäistä planeettaa lähemmäksi keskitähtiin. Planeetta-planeetta-muuttoliikkeiden vuorovaikutukset, mukaan lukien planeetan-planeetan sironta ja Kozai-muuttoliikkeet, voisivat tuottaa kaltevan kiertoradan planeetan ja tähtiakselin välillä.
Kaiken kaikkiaan läheisten planeettojen kiertävien akselien kaltevuus isäntähtien spin-akseleihin nähden on erittäin tärkeä havaintoperusta tukemaan tai kumottamaan muuttomalleja, joille kiertoradan evoluutioteoriat keskittyvät. Tokion yliopiston ja NAOJ: n tähtitieteilijöiden johtama tutkimusryhmä keskitti havainnot Subarun teleskoopin kanssa tutkimaan näitä taipumuksia kahdelle järjestelmälle, jolla tiedetään olevan planeettoja: HAT-P-11 ja XO-4. Ryhmä mittasi järjestelmien Rossiter-McLaughlin (jäljempänä RM) -vaikutuksen ja löysi todisteita siitä, että niiden kiertorakselit kallistuvat isäntähtiensä spin-akseleihin nähden.
RM-vaikutus viittaa ilmeisiin epäsäännöllisyyksiin taivaankappaleen säteittäisnopeudessa tai -nopeudessa tarkkailijan näkölinjassa planeettojen kauttakulkujen aikana. Toisin kuin spektriviivat, jotka ovat säteittäisen nopeuden mittauksissa yleensä symmetrisiä, RM-vaikutuksella varustetut spektrit poikkeavat epäsymmetrisestä kuviosta (katso kuva 1). Tällainen säteittäisen nopeuden näennäinen vaihtelu siirron aikana paljastaa taivaan projisoidun kulman tähtien kehruuakselin ja planeetta-kiertoradan akselin välillä. Subarun teleskooppi on osallistunut aiempiin RM-vaikutelmien löytöihin, joita tutkijat ovat tutkineet tähän mennessä noin kolmenkymmenen viiden eksoplanetaarisen järjestelmän suhteen.
Tammikuussa 2010 nykyisen ryhmän tähtitieteilijöiden johtama tutkimusryhmä Tokion yliopistosta ja Japanin kansallisesta tähtitieteellisestä observatoriosta käytti Subarun teleskooppia tarkkailemaan planeettajärjestelmää XO-4, joka sijaitsee 960 valovuoden päässä maapallosta Lynxin alueella . Järjestelmän planeetta on noin 1,3 kertaa yhtä massiivinen kuin Jupiter ja sen kiertorata on 4,13 päivää. Heidän RM-vaikutuksen havaitseminen osoitti, että planeetan XO-4b kiertorata-akseli kallistuu isäntätähden spin-akseliin. Ainoastaan Subarun kaukoputki on mitannut tämän järjestelmän RM-vaikutuksen toistaiseksi.
Toukokuussa ja heinäkuussa 2010 nykyinen tutkimusryhmä suoritti kohdennettuja havaintoja HAT-P-11-eksoplanetaarisesta järjestelmästä, joka sijaitsee 130 valovuoden päässä maapallosta kohti Cygnuksen tähdistöä. Neptunuksen kokoinen planeetta HAT-P-11 b kiertää isäntähtään ei-pyöreällä (epäkeskeisellä) kiertoradalla 4,89 päivää ja on pienimpien koskaan havaittujen eksoplaneettojen joukossa. Tähän tutkimukseen saakka tutkijat olivat havainneet RM-vaikutuksen vain jättiläisten planeettojen suhteen. RM-vaikutuksen havaitseminen pienikokoisilla planeetoilla on haastavaa, koska RM-vaikutuksen signaali on verrannollinen planeetan kokoon; mitä pienempi kauttakulkuplaneetta, sitä heikompi signaali.
; Joukkue käytti Subarun teleskoopin 8,2 metrin peilin valtavaa valonkeruutehoa ja sen korkean dispersion spektrografin tarkkuutta. Heidän havaintonsa johtivat siihen, että se havaitsi ensimmäisen kerran RM-vaikutuksen pienemmälle Neptunuksen kokoiselle eksoplaneetalle, mutta antoi myös todisteita siitä, että planeetan kiertoakseli kallistuu tähtien spin-akseliin noin 103 astetta taivaalla. Yhdysvaltain tutkimusryhmä käytti Keck-teleskooppia ja teki riippumattomia havaintoja saman järjestelmän RM-vaikutuksesta touko- ja elokuussa 2010; heidän tulokset olivat samanlaisia kuin Tokion yliopiston / NAOJ-tiimin toukokuun ja heinäkuun 2010 havainnot.
Tämänhetkisen joukkueen havainnot RM-vaikutuksesta planeettajärjestelmille HAT-P-11 ja XO-4 ovat osoittaneet, että niiden planeetta kiertoradat ovat erittäin kallistuneita isäntähtiensä spin-akseleille. Viimeisimmät havainnolliset tulokset näistä järjestelmistä, mukaan lukien ne, jotka on saatu riippumattomasti täällä ilmoitetuista havainnoista, viittaavat siihen, että sellaisia voimakkaasti kaltevia planeetan kiertoratoja voi yleisesti olla maailmankaikkeudessa. Maapallon ja planeetan välinen muuttusskenaario, olipa kyse planeetan tai planeetan sironnasta tai Kozai-muuttoliikkeestä, ei planeetta-levy-skenaario, voisi ottaa huomioon niiden muuttoliikkeen nykyisiin paikkoihin.
Yksittäisten järjestelmien RM-vaikutuksen mittaukset eivät kuitenkaan voi erottaa ratkaisevasti siirtymän skenaarioita. Tilastollinen analyysi voi auttaa tutkijoita määrittämään, mikä mahdollisesti muuttoliike on vastuussa jättiläisten planeettojen voimakkaasti kallistuneista kiertoradoista. Koska erilaiset muuttomallit ennustavat tähtiakselin ja planeetta kiertoradan välisen kulman eri jakautumisia, laajan näytteen kehittäminen RM-vaikutuksesta antaa tutkijoille mahdollisuuden tukea todennäköisintä siirtoprosessia. RM-vaikutuksen mittausten sisällyttäminen näytteeseen niin pienikokoisen planeetan kuin HAT-P-11b kanssa on tärkeä rooli keskusteluissa planeettojen muuttoliikkeistä.
Monet tutkimusryhmät suunnittelevat havaitsemista RM-vaikutuksesta teleskoopeilla ympäri maailmaa. Nykyisellä joukkueella ja Subarun kaukoputkella on oleellinen rooli tulevissa tutkimuksissa. Jatkuvat eksoplanetaaristen järjestelmien kauttakulkemisen havainnot auttavat ymmärtämään planeettajärjestelmien muodostumis- ja muuttohistoriaa lähitulevaisuudessa.
