Можем ли мы знать орбитальные плоскости внеземных планетных тел?

Я предполагаю, что вы имеете в виду, как плоскость орбиты соотносится с плоскостью экваториального вращения звезды?

Ответ заключается в том, что вы можете примерно оценить это, используя так называемый эффект Росситера-Маклафлина (см. также Росситер, 1924 ; Маклафлин, 1924 ).

Вы можете найти много информации в Интернете — я добавлю пару ссылок, когда у меня будет время — но подведем итог:

Вращение звезды уширяет ее спектральные линии поглощения. Приближающееся к нам полушарие излучает свет с синим смещением, удаляющееся полушарие — с красным смещением. Если мы теперь возьмем транзитную планету, то во время затмения она пересекает диск звезды и затемняет области, которые синего или красного цвета смещены на разную величину.

Теперь вам нужно измерить лучевую скорость звезды. Во время транзита вы не ожидаете, что это изменится из-за «доплеровского колебания», вызванного экзопланетой, за исключением того, что если планета закрывает смещенную в синий цвет часть звездного диска, чистая линия спектрального поглощения, которая остается, смещается в красную, и наоборот. Паттерн красного, а затем синего смещения (или наоборот) по мере продвижения прохождения известен как эффект Росситера-Маклафлина.

Схема, показывающая, как работает эффект Росситера-Маклафлина и как различная геометрия прохождения по отношению к оси вращения звезды приводит к разным сигнатурам лучевой скорости в спектральных линиях звезды. (Изображение предоставлено телескопом Subaru, Национальная обсерватория Японии.)

Если планета движется по орбите в той же плоскости и в том же направлении, что и вращение звезды (как это почти делают планеты в нашей Солнечной системе), то смещенный в синий цвет край родительской звезды затемняется первым, а за ним следует такое же красное смещение, как планеты перемещаются, чтобы скрыть удаляющуюся звездную конечность (см. изображение вверху слева). Таким образом, линии звездного поглощения показывают красное смещение, за которым следует симметричное синее смещение. Если бы планета была ретроградной, она была бы симметричной, но происходила бы в обратном порядке. Полярная орбита не показала бы эффекта RM. Наклонные орбиты будут иметь асимметричный RM-эффект, то есть, возможно, больше синее смещение, чем красное (см. изображение вверху справа).

Эффект RM не может дать точную ориентацию, он дает проекцию угла между орбитальной осью и осью вращения на плоскость неба. Тем не менее, этого достаточно, чтобы мы знали, что многие транзитные экзопланеты имеют сильно смещенные орбитальные и звездные оси вращения.

Есть ли способ найти угол плоскости орбиты экзопланеты, вращающейся вокруг своей родительской звезды? Непонятно, что именно вы спрашиваете. Планета будет вращаться (в очень хорошем приближении) по кеплеровской орбите (замкнутый эллипс, сфокусированный с родительской звездой). Такая орбита имеет два соответствующих угла . Одним из них является угол между плоскостью орбиты и лучом зрения на Землю (часто называемый наклоном).$i$); другой - направление орбитального периапсида (обычно измеряется как угол в орбитальной плоскости между линией узлов и периапсидом).

В случае обнаружения транзита,$i\sim 90^\circ$(иначе не будет затмения/прохода), но его нельзя (обычно) вывести для обнаружения лучевых скоростей. Поскольку амплитуда наблюдаемой лучевой скорости пропорциональна$M\sin i$, это означает, что масса планеты только ограничена, но может быть больше, чем для$i=90^\circ$.