Как световая кривая свидетельствует о вращении планеты

Изучив 78 коричневых карликов, свойства которых известны достаточно хорошо, астрономы пришли к выводу, что у самых быстровращающихся из них период обращения вокруг своей оси составляет около часа. Результаты исследования были опубликованы на сайте arXiv.org.

Коричневый карлик – это небесное тело, являющееся промежуточным звеном между планетой и звездой. Когда масса небесного тела переваливает за 13 масс Юпитера, оно начинает синтез на основе дейтерия, поэтому его уже нельзя считать планетой. Однако синтез на основе водорода, отличающий истинную звезду, даётся только телам, превысившим массу 78 юпитеров.

Всего учёным сегодня известно около 2800 коричневых карликов – тел массой от 13 до 78 масс Юпитера – однако подробные свойства, позволяющие, в числе прочего, посчитать скорость их вращения, известны только для 78 из них. В частности, благодаря периодическому изменению яркости, происходящему из-за движения облачного покрова в атмосфере, можно посчитать скорость вращения карлика.

Мы привыкли представлять себе планеты в виде идеальных сфер, хотя на самом деле из-за вращения и действующих на материал планеты сил гравитации, они пребывают в гидростатическом равновесии, и сферами не являются. Поскольку поверхность на экваторе движется быстрее, чем поверхность, расположенная ближе к полюсам, диаметр экватора всегда чуть больше диаметра между полюсами.

Разница этих диаметров на Земле составляет всего около 40 км, что мало по сравнению с размерами нашей планеты. Но даже в нашей Солнечной системе есть тела, вращающиеся гораздо быстрее. Например, рекордсменом можно считать карликовую планету Хаумеа, период вращения которой составляет чуть меньше 4 часов. И, судя по наблюдениям, диаметр её экватора в два раза больше диаметра между полюсами.


Возможный облик карликовой планеты Хаумеа

Сплюснутость Сатурна мы можем наблюдать с Земли. Его средняя плотность меньше, чем у воды, а период вращения составляет порядка 10 часов. Юпитер вращается ещё быстрее, однако у него и масса гораздо больше, поэтому гравитация не даёт ему сильно сплющиваться.

Оказалось, что скорость вращения коричневых карликов может варьироваться в широком диапазоне, а максимальная достигать одного оборота в час. Учитывая размер этих небесных тел, получается, что на экваторе поверхность так быстро вращающихся карликов движется со скоростью 100 км/с. Если плотность такого тела сравнима с плотностью Юпитера, можно ожидать, что оно будет сильно сплюснуто у полюсов.

Пока непонятно, почему час является пределом скорости вращения. Возможно, поскольку коричневый карлик – не звезда, он теряет энергию очень медленно, и в процессе этого уменьшается в размерах, поскольку тепловое излучение всё меньше противостоит гравитации. А чем ближе масса придвигается к оси вращения, тем быстрее он вращается. И при достижении определённого предела скорости его просто разрывает на части. Однако сегодняшних наблюдений недостаточно для того, чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение.