Шесть экзопланет были замечены в космическом вальсе вокруг ближайшей звезды

Подпишитесь на научный информационный бюллетень CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Си-Эн-Эн
—

Астрономы использовали два разных спутника для обнаружения экзопланет, чтобы разгадать космическую загадку и обнаружить редкое семейство из шести планет, расположенных примерно в 100 световых годах от Земли. Это открытие может помочь ученым раскрыть тайны формирования планет.

Шесть внешних планет вращаются вокруг яркой солнечной звезды HD110067, расположенной в созвездии Комы Береники на северном небе. Планеты больше Земли, но меньше Нептуна и попадают в малопонятную категорию, называемую субнептуновыми планетами, которые обычно находятся на орбитах звезд, подобных Солнцу, в Млечном Пути. Планеты, обозначенные буквами b и g, вращаются вокруг звезды в небесном танце, известном как орбитальный резонанс.

Согласно исследованию, опубликованному в среду в журнале, существуют заметные закономерности, когда планеты завершают свои орбиты и оказывают друг на друга гравитационные силы. Журнал о природе. На каждые шесть витков, совершаемых планетой b, ближайшей к звезде планетой, самая дальняя планета g совершает один оборот.

Поскольку планета c делает три оборота вокруг звезды, планета d делает два, а когда планета e совершает четыре оборота, планета f делает три.

Этот гармонический ритм создает резонансную цепочку, в которой шесть планет выравниваются через каждые несколько орбит.

Что делает это планетное семейство необычным открытием, так это то, что мало что изменилось с тех пор, как система сформировалась более миллиарда лет назад, и это открытие может пролить свет на эволюцию планет и происхождение доминирующих подпланет. В нашей родной галактике.

Исследователи впервые заметили звездную систему в 2020 году, когда спутник НАСА для исследования транзитной экзопланеты (TESS) обнаружил снижение яркости HD110067. Падение звездного света часто указывает на то, что планета проходит между звездой-хозяином и спутником-наблюдателем, когда планета движется по своей орбитальной траектории. Обнаружение этих провалов яркости, известное как транзитный метод, является одной из основных стратегий, которые ученые используют для идентификации экзопланет с помощью наземных и космических телескопов.

Астрономы определили периоды обращения двух планет вокруг звезды на основе данных 2020 года. Два года спустя TESS снова наблюдал за звездой, и данные позволили предположить, что у этих планет разные периоды обращения.

Когда наборы данных не были собраны, астроном и ведущий автор исследования Рафаэль Люк и некоторые его коллеги решили еще раз взглянуть на звезду, используя другой спутник — спутник. Характеристики спутника экзопланеты Европейского космического агентстваИли Хуфу. В то время как TESS используется для наблюдения за частями ночного неба в целях краткосрочных наблюдений, Хуфу используется для наблюдения за одной звездой за раз.

«Мы искали сигналы между всеми возможными периодами времени, через которые могли пройти эти планеты», — сказал Лаки, постдокторант кафедры астрономии и астрофизики Чикагского университета.

Он сказал, что данные, собранные Хуфу, помогли команде раскрыть «детективную историю», инициированную TESS. Хуфу смог определить наличие третьей планеты в системе, что имело решающее значение для подтверждения орбитальных периодов двух других планет, а также их ритмического резонанса.

Когда команда сопоставила остальные необъяснимые данные TESS с наблюдениями Хеопса, они обнаружили три другие планеты, вращающиеся вокруг звезды. Последующие операции с использованием наземных телескопов подтвердили существование планет.

Отведенное Хуфу время наблюдения за звездой помогло астрономам отсеять смешанные сигналы из данных TESS, чтобы определить, сколько планет проходит перед звездой, и отголоски их орбит.

«Хуфу дал нам это резонансное образование, которое позволило нам предсказать все остальные периоды. Если бы не это откровение Хуфу, это было бы невозможно», — сказал Локи.

Ближайшей планете требуется чуть более девяти земных дней, чтобы совершить полный оборот вокруг звезды, а самой дальней планете требуется около 55 дней. Все планеты вращаются вокруг своей звезды быстрее, чем Меркурий, которому требуется 88 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца.

Учитывая, насколько они близки к HD110067, планеты, вероятно, имеют средние экстремальные температуры, аналогичные Меркурию и Венере, в диапазоне от 332°F до 980°F (167°C и 527°C).

Формирование планетных систем, таких как наша Солнечная система, может быть насильственным процессом. Хотя астрономы полагают, что планеты имеют тенденцию изначально формироваться в резонансе вокруг звезд, гравитационное влияние массивных планет, их столкновение с проходящей звездой или столкновение с другим небесным телом может нарушить гармонический баланс.

По словам Лаки, большинство планетных систем не находятся в резонансе, а системы, содержащие несколько планет, которые сохранили свои первоначальные ритмичные орбиты, редки, поэтому астрономы хотят подробно изучить HD110067 и ее планеты как «редкое ископаемое».

«Мы считаем, что только около одного процента всех систем остается в резонансе», — сказал Лаки в своем заявлении. «Это показывает нам первоначальное формирование нетронутой планетной системы».

Это открытие стало вторым случаем, когда Хуфу помог обнаружить планетную систему с орбитальным резонансом. Первый, известный как ТОИ-178 анонсирован в 2021 году.

«По словам нашей научной группы: благодаря Хуфу замечательные открытия кажутся обычными», — сказал в своем заявлении Максимилиан Гюнтер, ученый проекта ЕКА в Хуфу: «Из трех известных резонансных систем с шестью планетами это вторая обнаруженная система». Хуфу, и всего за три года работы».

По словам авторов исследования, систему также можно использовать для изучения того, как формируются субнептуновые планеты.

Хотя субнептуновые планеты часто встречаются в Млечном Пути, они не встречаются в нашей Солнечной системе. Среди астрономов мало единого мнения о том, как образовались эти планеты и из чего они состоят, поэтому целая система, состоящая из субнептуновых планет, могла бы помочь ученым узнать больше об их происхождении, сказал Лаки.

Было обнаружено множество экзопланет, вращающихся вокруг карликовых звезд, которые намного холоднее и меньше нашего Солнца, как и наша планета. Знаменитая система TRAPPIST-1 и ее семь планетОб этом было объявлено в 2017 году. Хотя система TRAPPIST-1 также содержит резонансную струну, слабость родительской звезды затрудняет наблюдения.

Но HD110067, масса которой составляет 80% массы нашего Солнца, является самой яркой известной звездой и имеет более четырех планет на своей орбите, поэтому наблюдать за системой гораздо проще.

Первоначальные данные по обнаружению масс планет позволяют предположить, что некоторые из них имеют пухлую, богатую водородом атмосферу, что делает их идеальными объектами исследования для космического телескопа Джеймса Уэбба. Поскольку звездный свет проходит через атмосферы планет, Уэбб можно использовать для определения состава каждого мира.

«Субнептуновые планеты в системе HD110067, по-видимому, имеют малые массы, что указывает на то, что они могут быть богаты газом или водой. Будущие наблюдения, например, с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба, позволят определить, имеют ли планеты твердую атмосферу. или богатые водой интерьеры.