Астрономы обнаружили близлежащую солнечную систему из шести планет с «нетронутой конфигурацией». Ученые использовали два разных спутника для обнаружения экзопланет, чтобы разгадать космическую тайну и раскрыть редкое семейство из шести планет, расположенных примерно в 100 световых годах от Земли. Это открытие могло бы помочь исследователям раскрыть секреты формирования планет.
Фото: nasa.gov
Шесть экзопланет вращаются вокруг яркой звезды, похожей на солнце, под названием HD110067, которая расположена в созвездии Комы Береники на северном небосклоне. Больше Земли, но меньше Нептуна, планеты относятся к малоизученному классу, называемому субнептуновыми, которые обычно вращаются вокруг солнцеподобных звезд в Млечном Пути. И планеты, обозначенные буквами от b до g, вращаются вокруг звезды в небесном танце, известном как орбитальный резонанс, сообщает CNN.
Согласно исследованию, опубликованному в среду в журнале Nature, существуют заметные закономерности в том, как планеты завершают свои орбиты и оказывают гравитационное воздействие друг на друга. На каждые шесть оборотов, совершаемых планетой b, ближайшей планетой к звезде, самая удаленная планета g завершает один.
Когда планета c совершает три оборота вокруг звезды, планета d совершает два, а когда планета e совершает четыре оборота, планета f совершает три оборота.
Этот гармонический ритм создает резонансную цепочку, в которой все шесть планет выравниваются через каждые несколько оборотов, поясняет CNN.
Что делает это планетарное семейство необычной находкой, так это то, что мало что изменилось с тех пор, как система сформировалась более 1 миллиарда лет назад, и открытие может пролить свет на эволюцию планет и происхождение преобладающих субнептуновых объектов в нашей родной галактике.
Исследователи впервые обратили внимание на звездную систему в 2020 году, когда спутник НАСА по исследованию транзитных экзопланет, или TESS, обнаружил провалы в яркости HD110067. Уменьшение звездного света часто указывает на присутствие планеты, которая проходит между своей звездой-хозяином и наблюдающим спутником, когда планета движется по своей орбитальной траектории. Обнаружение этих провалов в светимости, известное как транзитный метод, является одной из основных стратегий, используемых учеными для идентификации экзопланет с помощью наземных и космических телескопов.
Астрономы определили периоды обращения двух планет вокруг звезды по этим данным за 2020 год. Два года спустя TESS снова наблюдал звезду, и полученные данные свидетельствовали о разных периодах обращения этих планет.
Когда наборы данных не совпали, астроном и ведущий автор исследования Рафаэль Люк и некоторые из его коллег решили еще раз взглянуть на звезду с помощью другого спутника — характерного спутника экзопланет Европейского космического агентства, или Cheops. В то время как TESS используется для наблюдения фрагментов ночного неба для коротких наблюдений, Cheops наблюдает по одной звезде за раз.
“Мы искали сигналы среди всех потенциальных периодов, которые могли быть у этих планет”, — говорит Рафаэль Люк, аспирант кафедры астрономии и астрофизики Чикагского университета.
По его словам, данные, собранные Хеопсом, помогли команде раскрыть “детективную историю”, начатую TESS. Хеопс смог определить присутствие третьей планеты в системе, что имело решающее значение для подтверждения периодов обращения двух других планет, а также их ритмического резонанса.
Когда команда сопоставила остальные необъяснимые данные TESS с наблюдениями Cheops, они обнаружили три другие планеты, вращающиеся вокруг звезды. Последующие наблюдения с помощью наземных телескопов подтвердили наличие планет.
Выделенное время, которое Хеопс потратил на наблюдение за звездой, помогло астрономам сгладить противоречивые сигналы из данных TESS, чтобы определить, сколько планет пересекалось перед звездой, и резонанс их орбит.
“Хеопс дал нам эту резонансную конфигурацию, которая позволила нам предсказать все остальные периоды. Без этого обнаружения с помощью Хеопса это было бы невозможно”, — рассказал Люк.
Ближайшей планете требуется чуть более девяти земных дней, чтобы совершить полный оборот вокруг звезды, а самой удаленной — около 55 дней. Все планеты обращаются вокруг своей звезды быстрее, чем Меркурий, которому требуется 88 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца.
Учитывая, насколько они близки к HD110067, планеты, вероятно, имеют высокие средние температуры, аналогичные Меркурию и Венере, в диапазоне от 167 до 527 градусов по Цельсию.
Формирование планетных систем, подобных нашей собственной Солнечной системе, может быть бурным процессом. В то время как астрономы полагают, что планеты, как правило, изначально формируются в резонансе вокруг звезд, гравитационное влияние массивных планет, столкновение с проходящей звездой или другим небесным телом могут нарушить гармонический баланс.
Это открытие — второй случай, когда Хеопс помог обнаружить планетную систему с орбитальным резонансом. Первый из них, известный как TOI-178, был анонсирован в 2021 году.
“Как говорит наша научная команда: Хеопс делает выдающиеся открытия обыденными. Из всего лишь трех известных резонансных систем с шестью планетами это уже вторая, обнаруженная Cheops, и всего за три года работы”, — говорит Максимилиан Гюнтер, научный сотрудник проекта ЕКА Cheops.
По словам авторов исследования, система также может быть использована для изучения того, как формируются субнептуновые объекты. В то время как субнептуновые объекты распространены в галактике Млечный Путь, они не существуют в нашей собственной Солнечной системе. И среди астрономов нет единого мнения о том, как формируются эти планеты и из чего они состоят, поэтому целая система, состоящая из субнептуновых объектов, могла бы помочь ученым больше узнать об их происхождении, рассказал Люк. Было обнаружено много экзопланет, вращающихся вокруг карликовых звезд, которые намного холоднее и меньше нашего Солнца, таких как знаменитая система TRAPPIST-1 и ее семь планет, о которых было объявлено в 2017 году. В то время как система TRAPPIST-1 также имеет резонансную цепочку, слабость звезды-хозяина затрудняет наблюдения.
Но HD110067, масса которой составляет 80% массы нашего Солнца, является самой яркой известной звездой с более чем четырьмя планетами на орбите, поэтому наблюдать за системой намного проще, отмечает CNN.
Первоначальные данные о массе планет позволяют предположить, что некоторые из них имеют плотную, богатую водородом атмосферу, что делает их идеальными объектами изучения для космического телескопа Джеймса Уэбба. Поскольку звездный свет проникает через атмосферы планет, Уэбб может быть использован для определения состава каждого мира.
“Субнептуновые планеты системы HD110067, по-видимому, имеют малую массу, что позволяет предположить, что они могут быть богаты газом или водой. Будущие наблюдения, например, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, за атмосферами этих планет могли бы определить, имеют ли планеты скалистые или богатые водой внутренние структуры”, — говорится в заявлении соавтора исследования Джо Энн Эггер, докторанта по астрофизике Бернского университета.
