Благодаря информации, предоставленной волонтерами проекта TESS «Охотники за планетами», ученые обнаружили экзопланету с необычными характеристиками. Астрономам сложно наблюдать подобные объекты из-за технических ограничений, поэтому эта новая система вызвала у них большой интерес.
Два основных метода поиска экзопланет – это определение по изменению яркости звезды, возникающему при прохождении планеты перед ней (транзит), и по колебаниям звезды, вызванным гравитационным взаимодействием с планетой. Транзитный метод эффективен для обнаружения планет с небольшим периодом обращения, поскольку вероятность зафиксировать их прохождение возрастает с увеличением времени наблюдений. Действительно, лишь у 9,7 процента подтвержденных экзопланет период обращения превышает 50 дней, и только у 1,6 процента – более 200 дней. Небольшое количество этих планет было обнаружено с использованием транзитного метода. Более 70 процентов экзопланет, вращающихся на орбитах, расположенных дальше от звезды, чем орбита Земли, были найдены путем измерения радиальной скорости звезды, или, другими словами, по ее «вихлянию.
Метод радиальных скоростей имеет ограничение: он не позволяет определить радиус планеты и, соответственно, вычислить ее плотность. Кроме того, он не дает возможности для проведения спектрального анализа атмосферы. Эти характеристики критически важны для оценки потенциала обитаемости экзопланеты, а исследование возможности существования жизни во Вселенной – ключевая цель подобных исследований.
В новой работе, опубликованной в журнале The Astronomical Journal, используя транзитный метод, астрономы идентифицировали долгопериодическую планету TOI 4633 c. Этот мини-нептун характеризуется годом, длящимся около 272 земных дня, что соответствует одному обороту вокруг желтого карлика, подобного Солнцу. У звезды также имеется компаньон — еще один желтый карлик. Анализ «вихляния» звездной пары указывает на вероятность существования дополнительной экзопланеты, TOI 4633 b, с периодом в 34 дня. Эти объекты расположены на удалении около 309,8 световых лет (95 парсек) от Земли.
Из-за близости двойной звезды её компоненты сложно различить по их свету. Авторы недавнего исследования, используя компьютерное моделирование и анализ данных наблюдений, установили, что планеты не обращаются вокруг обеих звезд. Согласно их выводам, планеты либо вращаются вокруг одной из звёзд, либо у каждой звезды есть своя планета.
Наблюдения затруднены из-за совокупного излучения звезд, что не позволяет точно установить характеристики долгопериодического мини-нептуна. Его радиус приблизительно в 3,2 раза превышает радиус Земли, а масса – в 47 раз больше. Оценка массы имеет значительный разброс, однако исследователи уверены, что её верхняя граница составляет 123 массы Земли. Для сопоставления: масса Юпитера равна 317,8 земной массы, Сатурна – 95 земных масс, а Нептуна – 17,15 земной массы.
Мини-Нептун находится на расстоянии 0,847 астрономической единицы от светила, что ближе, чем расстояние от Земли до Солнца. На таком расстоянии планета получает примерно на 1,56 больше света, чем наша планета. Если бы не было парникового эффекта, равновесная температура поверхности составила бы около 16,8 градуса Цельсия (290 кельвинов). При максимальном сближении двух звезд планета нагревается до 146 градусов Цельсия (420 кельвинов). Однако, учитывая массивность этой планеты, она, вероятно, обладает плотной атмосферой, что приводит к повышению температуры из-за парникового эффекта.
TOI 4633 c расположена на границе зоны, где потенциально может существовать жидкая вода, однако это маловероятно из-за плотной атмосферы. С увеличением расстояния от звезды возрастает вероятность наличия у планеты спутников, на которых могут быть созданы весьма подходящие условия.
«Наличие у планеты спутника предполагает, что у него, вероятно, есть твердая поверхность, что делает его перспективным местом для поиска водных ресурсов», — объяснила Нора Айснер, ведущий автор новой работы, является астрономом из Центра вычислительной астрофизики, входящего в состав исследовательского Института Флэтайрон (США).
Система TOI 4633 имеет три отличительные особенности. Прежде всего, в ней вращается долгопериодическая планета, находящаяся в зоне обитаемости. Кроме того, она является самой яркой известной звездой, вокруг которой обнаружены транзитные планеты в обитаемой зоне. И, наконец, две звезды обладают сопоставимой массой.
Анализ химического состава двойных звезд позволяет обнаружить различия, свидетельствующие о наличии планет в их системе. Это предоставит астрономам дополнительный способ поиска экзопланет.
Авторы нового исследования установили, что TOI 4633 представляет собой двойную звездную систему, основываясь на анализе десяти архивных данных, полученных в период с 1905 по 2011 год. Звезды расположены на среднем расстоянии около 48,6 астрономических единиц. Их орбитальный период составляет приблизительно 231 год по земным. Для сравнения, наиболее удаленная точка орбиты Плутона находится на расстоянии около 49,3 астрономических единиц от Солнца, а его орбитальный период равен 248 земных лет.
Согласно расчетам ученых, примерно через 30 лет звезды удалятся настолько, что их станет возможно различить с помощью наземных телескопов. Это позволит астрономам более детально исследовать структуру данной интересной системы, а также изучить как ее звезды, так и экзопланеты.