Từ một thông cáo báo chí của Kính viễn vọng Subaru và Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản:
Một nhóm nghiên cứu do các nhà thiên văn học từ Đại học Tokyo và Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản (NAOJ) dẫn đầu đã phát hiện ra rằng quỹ đạo nghiêng có thể là điển hình chứ không phải là hiếm đối với các hệ ngoại hành tinh - những hệ thống bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Các phép đo góc của chúng giữa các trục của vòng quay Star star (trục quay sao) và quỹ đạo hành tinh (trục quỹ đạo hành tinh) của các ngoại hành tinh HAT-P-11b và XO-4b chứng minh rằng các quỹ đạo ngoại hành tinh này rất nghiêng. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học đo góc cho một hành tinh nhỏ như HAT-P-11 b. Những phát hiện mới cung cấp các chỉ số quan sát quan trọng để thử nghiệm các mô hình lý thuyết khác nhau về cách quỹ đạo của các hệ hành tinh đã phát triển.
Kể từ khi phát hiện ra ngoại hành tinh đầu tiên vào năm 1995, các nhà khoa học đã xác định được hơn 500 ngoại hành tinh, các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, gần như tất cả đều là các hành tinh khổng lồ. Hầu hết các ngoại hành tinh khổng lồ này quay xung quanh các ngôi sao chủ của chúng, không giống như các hành tinh khổng lồ của hệ mặt trời của chúng ta, như Sao Mộc, quay quanh Mặt trời từ xa. Các lý thuyết được chấp nhận đề xuất rằng các hành tinh khổng lồ này ban đầu được hình thành từ các vật liệu hình thành hành tinh phong phú cách xa các ngôi sao chủ của chúng và sau đó di cư đến các địa điểm gần hiện tại của chúng. Các quy trình di chuyển khác nhau đã được đề xuất để giải thích các ngoại hành tinh khổng lồ.
Các mô hình tương tác hành tinh đĩa tập trung vào các tương tác giữa hành tinh và đĩa tiền đạo của nó, đĩa mà từ đó nó hình thành ban đầu. Đôi khi những tương tác giữa đĩa tiền hành tinh và hành tinh hình thành dẫn đến các lực làm cho hành tinh rơi về phía ngôi sao trung tâm. Mô hình này dự đoán rằng trục quay của ngôi sao và trục quỹ đạo của hành tinh sẽ thẳng hàng với nhau.
Các mô hình tương tác giữa hành tinh và hành tinh đã tập trung vào sự phân tán lẫn nhau giữa các hành tinh khổng lồ. Sự di chuyển có thể xảy ra từ sự tán xạ hành tinh, khi nhiều hành tinh tán xạ trong quá trình tạo ra hai hoặc nhiều hành tinh khổng lồ trong đĩa hình thành hành tinh. Trong khi một số hành tinh phân tán khỏi hệ thống, người trong cùng có thể thiết lập quỹ đạo cuối cùng rất gần với ngôi sao trung tâm. Một kịch bản tương tác giữa hành tinh và hành tinh khác, di cư Kozai, cho rằng sự tương tác hấp dẫn dài hạn giữa một hành tinh khổng lồ bên trong và một thiên thể khác như một ngôi sao đồng hành hoặc một hành tinh khổng lồ bên ngoài theo thời gian có thể thay đổi quỹ đạo của hành tinh, di chuyển một hành tinh bên trong gần hơn đến ngôi sao trung tâm. Các tương tác di chuyển giữa hành tinh và hành tinh, bao gồm tán xạ hành tinh và hành tinh Kozai, có thể tạo ra một quỹ đạo nghiêng giữa hành tinh và trục sao.
Nhìn chung, độ nghiêng của các trục quỹ đạo của các hành tinh gần so với các ngôi sao chủ trục Trục xoay nổi lên như một cơ sở quan sát rất quan trọng để hỗ trợ hoặc bác bỏ các mô hình di cư theo lý thuyết về trung tâm tiến hóa quỹ đạo. Một nhóm nghiên cứu do các nhà thiên văn học từ Đại học Tokyo và NAOJ dẫn đầu đã tập trung quan sát của họ với Kính viễn vọng Subaru để nghiên cứu các khuynh hướng này cho hai hệ thống có các hành tinh: HAT-P-11 và XO-4. Nhóm đã đo hiệu ứng Rossiter-McLaughlin (sau đây, RM) của các hệ thống và tìm thấy bằng chứng cho thấy trục quỹ đạo của chúng nghiêng so với trục quay của các ngôi sao chủ của chúng.
Hiệu ứng RM đề cập đến sự bất thường rõ ràng về tốc độ hoặc tốc độ hướng tâm của một thiên thể trong đường ngắm của người quan sát trong quá trình hành tinh. Không giống như các vạch quang phổ nói chung là đối xứng trong các phép đo vận tốc hướng tâm, những vạch có hiệu ứng RM lệch thành một mẫu không đối xứng (xem Hình 1). Sự thay đổi rõ ràng như vậy về tốc độ hướng tâm trong quá trình vận chuyển cho thấy góc chiếu trên bầu trời giữa trục quay sao và trục quỹ đạo hành tinh. Kính viễn vọng Subaru đã tham gia vào những khám phá trước đây về hiệu ứng RM, mà các nhà khoa học đã điều tra cho khoảng ba mươi lăm hệ thống ngoại hành tinh cho đến nay.
Vào tháng 1 năm 2010, một nhóm nghiên cứu do các nhà thiên văn học hiện tại của Đại học Tokyo và Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản đã sử dụng Kính viễn vọng Subaru để quan sát hệ thống hành tinh XO-4, nằm cách Trái đất 960 năm ánh sáng trong khu vực Lynx . Hành tinh của hệ thống có khối lượng lớn gấp 1,3 lần Sao Mộc và có quỹ đạo tròn 4,13 ngày. Phát hiện của họ về hiệu ứng RM cho thấy trục quỹ đạo của hành tinh XO-4 b nghiêng về trục quay của ngôi sao chủ. Chỉ có Kính thiên văn Subaru đã đo được hiệu ứng RM cho hệ thống này cho đến nay.
Vào tháng 5 và tháng 7 năm 2010, nhóm nghiên cứu hiện tại đã tiến hành quan sát mục tiêu của hệ thống ngoại hành tinh HAT-P-11, nằm cách Trái đất 130 năm ánh sáng về phía chòm sao Cygnus. Hành tinh có kích thước sao Hải HAT-P-11 b quay quanh ngôi sao chủ của nó trong quỹ đạo không tròn (lệch tâm) 4,89 ngày và là một trong những hành tinh ngoại nhỏ nhất từng được phát hiện. Cho đến khi nghiên cứu này, các nhà khoa học mới chỉ phát hiện ra hiệu ứng RM cho các hành tinh khổng lồ. Việc phát hiện hiệu ứng RM đối với các hành tinh có kích thước nhỏ hơn là một thách thức vì tín hiệu của hiệu ứng RM tỷ lệ thuận với kích thước của hành tinh; hành tinh quá cảnh càng nhỏ, tín hiệu càng mờ.
; Nhóm nghiên cứu đã tận dụng khả năng thu thập ánh sáng khổng lồ của gương Kính viễn vọng Subaru Kính râm 8.2m cũng như độ chính xác của Máy quang phổ tán sắc cao. Những quan sát của họ không chỉ cho thấy phát hiện đầu tiên về hiệu ứng RM đối với một hành tinh ngoại cỡ nhỏ sao Hải Vương mà còn cung cấp bằng chứng cho thấy trục quỹ đạo của hành tinh nghiêng theo trục quay của sao khoảng 103 độ trên bầu trời. Một nhóm nghiên cứu ở Hoa Kỳ đã sử dụng Kính thiên văn Keck và thực hiện các quan sát độc lập về hiệu ứng RM của cùng hệ thống vào tháng 5 và tháng 8 năm 2010; kết quả của họ tương tự với kết quả từ các quan sát của Đại học Tokyo / NAOJ, tháng 5 và tháng 7 năm 2010.
Các quan sát hiện tại của nhóm nghiên cứu về hiệu ứng RM cho các hệ hành tinh HAT-P-11 và XO-4 đã chỉ ra rằng chúng có quỹ đạo hành tinh nghiêng rất cao so với trục quay của các ngôi sao chủ của chúng. Các kết quả quan sát mới nhất về các hệ thống này, bao gồm cả những kết quả thu được độc lập với các phát hiện được báo cáo ở đây, cho thấy quỹ đạo hành tinh nghiêng rất cao như vậy có thể thường tồn tại trong vũ trụ. Kịch bản hành tinh-hành tinh của sự di cư, cho dù gây ra bởi sự tán xạ hành tinh-hành tinh hoặc di chuyển Kozai, chứ không phải là kịch bản hành tinh-đĩa có thể giải thích cho việc di chuyển của chúng đến các địa điểm hiện tại.
Tuy nhiên, các phép đo hiệu ứng RM cho các hệ thống riêng lẻ có thể phân biệt quyết định giữa các kịch bản di chuyển. Phân tích thống kê có thể giúp các nhà khoa học xác định, nếu có, quá trình di chuyển chịu trách nhiệm cho quỹ đạo nghiêng rất cao của các hành tinh khổng lồ. Do các mô hình di chuyển khác nhau dự đoán các phân bố góc khác nhau giữa trục sao và quỹ đạo hành tinh, việc phát triển một mẫu lớn của hiệu ứng RM cho phép các nhà khoa học hỗ trợ quá trình di chuyển hợp lý nhất. Việc đưa vào các phép đo hiệu ứng RM cho một hành tinh có kích thước nhỏ như HAT-P-11 b trong mẫu sẽ đóng vai trò quan trọng trong các cuộc thảo luận về các kịch bản di cư hành tinh.
Nhiều nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch thực hiện các quan sát về hiệu ứng RM bằng kính viễn vọng trên khắp thế giới. Nhóm hiện tại và Kính thiên văn Subaru sẽ đóng một vai trò không thể thiếu trong các cuộc điều tra sắp tới. Những quan sát liên tục về việc chuyển đổi các hệ thống ngoại hành tinh sẽ góp phần tìm hiểu về lịch sử hình thành và di cư của các hệ hành tinh trong tương lai gần.
