Международная группа астрономов, действующая под эгидой Национального института астрофизики Италии (INAF), идентифицировала потенциальную экзопланету, которая не пересекает свою звезду относительно наблюдателя, находящегося на Земле. Этот объект вращается вокруг звезды KIC 9139163, расположенной в созвездии Лебедя, и завершает полный оборот всего за четырнадцать часов.

Транзитный метод является наиболее распространенным способом обнаружения экзопланет – он основан на регистрации незначительного снижения яркости звезды, возникающего при прохождении планеты между звездой и Землей. Однако для реализации этого метода необходима практически идеальная ориентация орбиты планеты относительно нашей планеты. У KIC 9139163 транзитные явления не зафиксированы, что побудило исследователей к применению альтернативного подхода.

В рамках исследования астрономы изучили так называемые фазовые кривые – незначительные периодические колебания общей яркости звездной системы. По мере движения планеты по своей орбите меняется видимая с Земли освещенная ее сторона, что приводит к изменению количества отраженного и излучаемого света, создавая периодический сигнал, который может быть зафиксирован даже при отсутствии транзита.

Используя данные космического телескопа Kepler, исследователи выявили модуляцию с периодом приблизительно в полтора дня и сравнили ее с последующими наблюдениями, выполненными космическим телескопом TESS НАСА. Дополнительные измерения были получены при помощи спектрографа HARPS-N, установленного на Национальном телескопе Galileo, расположенном на Канарских островах. Анализ изменений в скорости движения звезды позволил ученым оценить влияние объекта, вращающегося вокруг нее, и установить ограничения на его массу.

На основании имеющихся данных, масса кандидата составляет приблизительно 7,3 массы Земли, а радиус оценивается в районе 2,4 радиуса нашей планеты. Данное соотношение характеристик относит объект к классу субнептунов. Тем не менее, его чрезвычайно близкое расположение к звезде делает эту планету весьма своеобразной даже среди подобных небесных тел.

Кандидат расположен в так называемой «нептуновой пустыне» — области вблизи звёзд, где крайне редко наблюдаются планеты, сопоставимые по размеру с Нептуном. Интенсивное излучение звезды на таких небольших расстояниях может постепенно приводить к разрушению внешних слоев атмосферы планет, что, вероятно, является причиной дефицита подобных объектов в этой зоне.

Соотношение радиуса и массы KIC 9139163 указывает на возможность того, что значительная доля состава планеты представлена водой — согласно некоторым моделям, её содержание может достигать 50%. При этом следует отметить, что речь не идёт о планете, аналогичной Земле с обширными океанами. Из-за крайне высокой температуры, прогнозируемой на столь малом расстоянии от звезды, вода существует в иных физических состояниях.

Близость к звезде обуславливает интенсивное приливное взаимодействие между звездой и планетой. В течение длительного периода подобные силы способны изменять параметры орбиты объекта и постепенно сокращать расстояние до звезды. В перспективе это может привести к разрушению планеты.

Неоднозначность возникла при сопоставлении информации, полученной с различных космических обсерваторий. Сигнал, зафиксированный телескопом TESS, демонстрировал отклонение от фазовой кривой, ранее зарегистрированной Kepler приблизительно шесть лет назад. Учёные выдвигают гипотезу о том, что причиной послужили изменения в атмосфере экзопланеты.

В частности, возможно изменение структуры и распределения облачного покрова со временем. Это могло повлиять на участки планеты, наиболее интенсивно отражающие свет звезды, что привело бы к изменению фазовой кривой, наблюдаемой с Земли. Для установления точной причины расхождений необходимы дополнительные исследования.

Значительный интерес к данному объекту обусловлен уникальной возможностью изучения планеты, не проходящей транзитное положение относительно своей звезды. Планеты, орбиты которых не обеспечивают регулярных транзитов, вероятно, встречаются значительно чаще, чем транзитные экзопланеты, однако их обнаружение и детальное изучение представляет собой гораздо более сложную задачу.

Подобные подходы могут найти применение в будущих исследованиях с использованием космического телескопа PLATO Европейского космического агентства. Его запуск намечен на начало 2027 года. Аппарат будет проводить наблюдения большого числа звёзд для поиска новых планетных систем и изучения их параметров, включая поиск сигналов, аналогичных обнаруженному у KIC 9139163.

Исследование принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.