Астрономи знайшли незвичайну систему з двох зірок та двох планет

За наведенням волонтерів проекту TESS «Мисливці за планетами» вчені знайшли екзопланету з примітними параметрами. Через обмеження інструментів астрономам поки що рідко трапляються такі об’єкти, тому нова система дуже зацікавила астрономів.

Існує два освоєні способи виявлення екзопланет: за падінням яскравості зірки, коли планета ледве загороджує її світло під час транзиту, і за «вихованням» світила від гравітаційної взаємодії з планетою. Транзитним методом вдається «ловити» короткоперіодичні планети (з коротким роком), тому що вища ймовірність зловити «ритм» за час спостережень. Так, з усіх підтверджених екзопланет лише у 9,7 відсотка орбітальний період більший за 50 днів і лише у 1,6 відсотка — понад 200 днів. Мала частка їх було відкрито транзитним способом. Понад 70 відсотків екзопланет на орбітах більше орбіти Землі було відкрито за радіальною швидкістю світила, тобто «виховання» зірки.

Проблема методу радіальних швидкостей у тому, що він не дає можливості оцінити радіус планети та вивести її густину. Також неможливо провести спектральний аналіз атмосфери. Ці параметри важливі для оцінки потенційної життєдіяльності екзопланети, а вивчення життєдіяльності Всесвіту — головна мотивація таких досліджень.

У новій роботі, опублікованій у журналі The Astronomical Journal, астрономи описали довгоперіодичну планету TOI 4633 c, спійману транзитним методом. Це міні-нептун, чий рік триває приблизно 272 земні дні. За цей час він робить один оберт навколо жовтого карлика, тобто зірки на кшталт Сонця. Зірка має компаньйона — такого ж жовтого карлика. Судячи з їхнього «виховання», у системі є ще одна ймовірна екзопланета TOI 4633 b вже з періодом близько 34 днів. Вони знаходяться на відстані приблизно 309,8 світлового року (95 парсеків) від нас.

На жаль, компаньйони подвійної зірки зараз знаходяться надто близько один до одного, щоб однозначно «розділити» їхнє світло. За допомогою комп’ютерного моделювання та аналізу даних спостережень автори нового дослідження змогли визначити, що планети точно не обертаються навколо обох зірок. Або обидві планети обертаються навколо одного зі світил, або у кожної зірки своя планета.

Через «підсумоване» випромінювання зірок у даних спостережень неможливо точно визначити параметри довгоперіодичного міні-нептуна. За радіусом він приблизно в 3,2 рази більший за Землю і в 47 разів масивніший. Ця нижня оцінка маси має досить сильний розкид, але вчені впевнено заявляють, що верхня межа — 123 маси Землі. Для порівняння: маса Юпітера – 317,8 земної маси, Сатурна – 95 земних мас, а Нептуна – 17,15 земної маси.

Міні-нептун літає до світила трохи ближче (0,847 астрономічної одиниці), ніж Земля. На цій відстані він отримує приблизно 1,56 більше світла, ніж наша планета. Рівноважна температура поверхні при нульовому парниковому ефекті — близько 16,8 градуса Цельсія (290 кельвінів). Коли дві зірки виявляються максимально близько одна до одної, планета розігрівається до 146 градусів Цельсія (420 кельвінів). Втім, настільки масивна планета має мати солідну атмосферу, тому на практиці температура там вища через парниковий ефект.

TOI 4633 c знаходиться на внутрішній межі населеної зони свого жовтого карлика. Теоретично там може бути рідка вода, але це малоймовірно через дуже велику і щільну атмосферу. Зате чим більша відстань до зірки, тим вища ймовірність наявності у планети супутників. І ось на супутниках можуть бути дуже сприятливі умови.

«Якщо у планети є супутник, то цей супутник, швидше за все, має тверду поверхню, і це чудове місце для пошуку води», — пояснила Нора Айснер, головний автор нової роботи, астроном з Центру обчислювальної астрофізики при дослідному Інституті Флетайрон (США).

Система TOI 4633 відрізняється від собі подібних за трьома параметрами. По-перше, в ній є довгоперіодична планета в населеній зоні. По-друге, це найяскравіша з відомих зірок із транзитними планетами в населеній зоні. По-третє, дві зірки можна порівняти за масою.

Вивчаючи склад таких зірок-«близнят», можна виявити відмінності, які будуть вказувати на наявність планет у системі. Тоді в астрономів з’явиться ще один спосіб пошуку екзопланет.

Той факт, що TOI 4633 — подвійна зірка, автори нової роботи визначили за десятьма архівними спостереженнями з 1905 по 2011 рік. Світила перебувають у середньому з відривом приблизно 48,6 астрономічної одиниці друг від друга. Їхній орбітальний період — близько 231 земного року. Для порівняння: витягнута орбіта виносить Плутон на відстань близько 49,3 астрономічної одиниці від Сонця, його орбітальний період – 248 земних років.

За розрахунками вчених, приблизно через 30 років зірки виявляться досить далеко одна від одної, щоб їх можна було розрізнити із наземних телескопів. Тоді астрономи зможуть розібратися у будові цієї цікавої системи та детальніше вивчити як її зірки, так і екзопланети.