Розкрито еволюцію екзопланети у віддаленій Сонячній системі

Дослідники представили сонячну систему з до семи екзопланет навколо TOI-1136, використовуючи передові методології для точних вимірювань їхніх характеристик, які можуть суттєво вплинути на теорії формування планет. Нещодавно відкрита Сонячна система з шістьма підтвердженими екзопланетами та можливою сьомою підвищує знання астрономів про формування та еволюцію планет. Спираючись на всесвітній арсенал обсерваторій та приладів, команда під керівництвом дослідників з Каліфорнійського університету в Ірвайні зібрала найточніші вимірювання мас екзопланет, орбітальних властивостей і характеристик атмосфери.

У статті, опублікованій 29 січня в The Astronomical Journal , дослідники поділилися результатами огляду TESS -Keck Survey, надавши детальний опис екзопланет, що обертаються навколо TOI-1136, карликової зірки в галактиці Чумацький Шлях на відстані понад 270 світлових років. із Землі. Дослідження є продовженням початкових спостережень команди за зірками та екзопланетами у 2019 році з використанням даних із супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Цей проєкт забезпечив першу оцінку маси екзопланет шляхом вимірювання коливань часу транзиту, міри гравітаційного тяжіння, яке планети, що обертаються, діють одна на одну.

Передові методи аналізу екзопланет

Для останнього дослідження вчені поєднали дані TTV з аналізом радіальної швидкості зірки. Використовуючи телескоп Automated Planet Finder в обсерваторії Лік на горі Гамільтон у Каліфорнії та спектрометр Ешелле з високою роздільною здатністю в обсерваторії WM Keck на Мауна-Кеа на Гаваях, вони змогли виявити незначні зміни в русі зірок за допомогою червоного та синього зсуву ефекту Доплера, який допоміг їм визначити масу планети з безпрецедентною точністю.

Щоб отримати таку точну інформацію про планети цієї Сонячної системи, команда створила комп’ютерні моделі, використовуючи сотні вимірювань радіальної швидкості, накладених на дані TTV. Провідний автор Корі Берд, доктор філософії UCI. кандидат фізики, сказав, що поєднання цих двох типів показань дало більше знань про систему, ніж будь-коли раніше.

«Потрібно було багато проб і помилок, але ми були дуже задоволені нашими результатами після розробки однієї з найскладніших моделей планетарної системи в літературі про екзопланети на сьогодні», — сказав Берд.

Відомості та майбутні напрямки досліджень

За словами співавтора Пола Робертсона, доцента фізики та астрономії UCI, велика кількість планет є одним із факторів, який надихнув команду астрономів на подальші дослідження.

«Ми вважали TOI-1136 дуже вигідним з дослідницької точки зору, оскільки, коли система має кілька екзопланет, ми можемо контролювати вплив еволюції планети, яка залежить від головної зірки, і це допомагає нам зосередитися на окремих фізичних механізмах, які призвели на те, що ці планети мають ті властивості, які вони мають», — сказав він.

Робертсон додав, що коли астрономи намагаються порівняти планети в окремих сонячних системах, існує багато змінних, які можуть відрізнятися залежно від відмінних властивостей зірок і їх розташування в різних частинах галактики. Він сказав, що розгляд екзопланет в одній системі дозволяє вивчати планети, які пережили подібну історію.

За зоряними стандартами TOI-1136 молодий, йому всього 700 мільйонів років, і це ще одна особливість, яка приваблює мисливців за екзопланетами. Робертсон сказав, що з неповнолітніми зірками «важко й особливо» працювати, оскільки вони дуже активні. Магнетизм, сонячні плями та сонячні спалахи є більш поширеними та інтенсивними на цьому етапі розвитку зірки, і випромінювання, що виникає в результаті, вибухає та формує планети, впливаючи на їхні атмосфери.

Підтверджені екзопланети TOI-1136, від TOI-1136 b до TOI-1136 g, експерти відносять до категорії «субнептунів». Робертсон сказав, що найменший з них більш ніж вдвічі перевищує радіус Землі, а інші в чотири рази перевищують радіус Землі, що можна порівняти з розмірами Урана і Нептуна .

Відповідно до дослідження, всі ці планети обертаються навколо TOI-1136 менш ніж за 88 днів, які потрібні Меркурію, щоб обійти навколо Землі. «Ми збираємо всю сонячну систему в область навколо зірки настільки малу, що вся наша планетна система опинилася б поза нею», — сказав Робертсон.

«Для нас вони дивні планети, тому що в нашій Сонячній системі немає нічого схожого на них», — сказала співавтор Рей Холкомб, доктор філософії UCI. кандидат фіз. «Але чим більше ми вивчаємо інші планетні системи, здається, що вони можуть бути найпоширенішим типом планет у галактиці».

Іншим дивним компонентом цієї Сонячної системи є можлива ще непідтверджена присутність сьомої планети. Дослідники виявили деякі докази іншої резонансної сили в системі. Робертсон пояснив, що коли планети обертаються близько одна до одної, вони можуть гравітаційно притягувати одна одну.

«Коли ви чуєте акорд, зіграний на піаніно, і він вам добре звучить, це тому, що між нотами, які ви чуєте, є резонанс або навіть інтервал», — сказав він. «Обертальні періоди цих планет розташовані однаково. Коли екзопланети знаходяться в резонансі, буксири щоразу рухаються в одному напрямку. Це може мати дестабілізуючий ефект або, в особливих випадках, може зробити орбіти більш стабільними».

Робертсон зазначив, що опитування далеко не відповідало на всі запитання його команди про екзопланети в цій системі, а спонукало дослідників до пошуку додаткових знань, зокрема про склад планетних атмосфер. За його словами, до цієї лінії дослідження найкраще підійти за допомогою передових можливостей спектроскопії космічного телескопа Джеймса Вебба НАСА.

«Я пишаюся тим, що як Обсерваторія Ліка UCO, так і Обсерваторія Кека були залучені до опису дійсно важливої ​​системи», — сказав Метью Шетроун, заступник директора Обсерваторії Каліфорнійського університету. «Наявність такої кількості планет середнього розміру в одній системі дійсно дозволяє нам тестувати сценарії формування. Я дуже хочу знати більше про ці планети! Чи можемо ми знайти світ розплавленої породи, світ води та світ льоду в одній Сонячній системі? Це майже схоже на наукову фантастику».