«Супер-Юпітер» виявлено в сузір’ї Великої Ведмедиці

Астрономи виявили величезну екзопланету в сузір’ї Великої Ведмедиці. Нещодавно ідентифіковану планету називають «супер-Юпітером», оскільки вона має масу, яка у багато разів перевищує масу газового гіганта Юпітера. Відкриття зробили фахівці Інституту астрономії NCU у співпраці з дослідниками з Іспанії та США.

Справді надзвичайна екзопланета

Нова екзопланета надзвичайна. Він в 11 разів більший за Юпітер, найбільшу планету нашої Сонячної системи.  За словами дослідників, планета обертається навколо зірки-господаря за 14 років і підтримує температуру не вище мінус 100 градусів за Цельсієм. 

Гігантський світ розташований на відстані шести астрономічних одиниць (а.о.). Щоб пояснити це в перспективі, АС — це середня відстань між Землею та Сонцем — приблизно 150 мільйонів кілометрів.

Супер-Юпітер безпосередньо не спостерігався

Грац’ян Мацеєвський, керівник дослідницької групи NCU, зазначив, що хоча команда не може побачити саму планету, вони можуть помітити зірку, навколо якої вона обертається.

«Фізичні параметри зірки подібні до Сонця. Дані показують, що він на 20 відсотків масивніший і вдвічі більший за Сонце», — сказав Мацеєвський.  «Цікаво, що воно вже завершило ту стадію еволюції, на якій зараз перебуває Сонце; воно має п’ять мільярдів років позаду. Тому ми можемо оцінити, що це також вік усієї планетарної системи».

Гігантська зірка з величезним компаньйоном 

Мацеєвський пояснив, що планета розташована на північній стороні неба в сузір’ї Великої Ведмедиці та має позначення HD 118203, оскільки під цим номером вона вперше була внесена до зоряного каталогу Генрі Дрейпера. «Телескоп, за допомогою якого проводилися спостереження для цього каталогу більше століття тому, зараз знаходиться в нашій обсерваторії в Півницях, поблизу Торуня», — сказав Мацеєвський.

Майже 20 років астрономи знали, що у зірки HD 118203 є досить масивний планетарний компаньйон. У 2006 році був виявлений перший газовий гігант, який обертався навколо зірки, масою в два Юпітери, і він завершив свою орбіту всього за шість днів.

Загадкова планетна система

«Однак доплерівські спостереження показали, що це ще не кінець історії, що там може бути ще одна планета. Тому ми негайно включили цю систему в наші програми спостереження», – сказав співавтор дослідження Анджей Нєдзельскі. 

«Спочатку в рамках програми дослідження екзопланет Торунь-Пенсильванія, яку проводили у співпраці з професором Олександром Вольщаном, ми відстежували об’єкт за допомогою одного з найбільших оптичних інструментів на Землі, дев’ятиметрового телескопа Хоббі-Еберлі в Техасі».

Наполегливі дослідження окупаються

Обнадійливі перші результати спонукали команду продовжити свої спостереження, цього разу на Канарських островах за допомогою італійського телескопа Galileo, який був оснащений сучасним приладдям, призначеним для виявлення планет. Однак вісім років досліджень не дали відповіді на те, який тип об’єкта був виявлений.

Ще сім років знадобилося астрономам у Торуні, щоб зібрати незаперечні докази того, що вони справді знайшли планету.

«Терпіння окупається», — сказав Мацеєвський. «Нові спостереження, зібрані в березні 2023 року, виявилися вирішальними у визначенні параметрів орбіти планети».  «Більше того, оскільки планеті потрібно кілька років, щоб обертатися навколо своєї зірки, ми змогли поєднати наші доплерівські спостереження з доступними астрометричними вимірюваннями, щоб однозначно визначити її масу. Це дозволило нам побудувати повну модель цієї планетарної системи та вивчити її динамічну поведінку».

Підтвердження існування супер-Юпітера 

Перш ніж повністю підтвердити відкриття супер-Юпітера, команда повинна була переконатися, що в системі немає інших великих планет. За це завдання взялася Юлія Серзпутовська, студентка астрономії.

«Я проаналізував фотометричні спостереження, отримані за допомогою космічного телескопа Transiting Exoplanet Survey Satellite, показавши, що навколо HD 118203 немає інших планет, більших, ніж у два рази більше Землі, і, отже, недостатньо масивних, щоб мати значення для вивчення динаміки системи», – сказала Сержпутовська.

Кшиштоф Гоздзієвський, який провів детальні чисельні дослідження динаміки системи, зазначив, що система HD 118203 містить ієрархічну планетарну систему. «Це особлива конфігурація, в якій одна планета утворює тісну пару зі своєю зіркою, а друга планета обертається навколо пари по орбіті, досить широкій, щоб, так би мовити, утворити іншу пару з першою», — пояснив Ґозьєвський.

Загальна теорія відносності 

Обидві планети великі й рухаються по еліптичних орбітах, але, незважаючи на їх гравітаційну взаємодію, система залишається стабільною протягом мільйонів років.

«Ми показали, що це пов’язано з ефектами, які випливають із загальної теорії відносності. Якби не було цих ефектів, планети поводилися б як нервові пружини, постійно змінюючи форму своїх орбіт і орієнтацію в просторі», – додав Ґодзьєвський.

Еволюція планетних систем

Відкриття цієї ієрархічної планетної системи додає нову частину до загадки того, як планетарні системи, особливо ті з масивними планетами, формуються та еволюціонують. Такі системи дозволяють астрономам уточнити своє розуміння динаміки планет.

«Цікаве питання про шляхи розвитку таких планетних конфігурацій», — сказав Мацеєвський. 

«Хоча з нашої точки зору — жителів Сонячної системи — вони досить «екзотичні», вивчення систем із масивними газоподібними планетами здається важливим, щоб ми могли пізнати наш найближчий, астрономічний задвірок».

За словами Нєдзельського, команда все ще проводить спостереження та аналізує дані, оскільки є шанси на подальші відкриття планет. «Приємно, що нам вдається залучити до цього цікавого та важливого дослідження студентів і докторантів». Дослідження опубліковано в журналі Astronomy and Astrophysics.