Недавно обнаруженная гармония шести планет раскрывает тайну своеобразной звездной системы

Международная группа астрономов смогла раскрыть странные наблюдения возможных планет вокруг звезды HD 110067. Первоначальные наблюдения со спутника НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS) предполагали наличие двух планет, а последующие наблюдения обнаружили не оригинал, а две разные планеты. Чтобы раскрыть правду, потребовались более детальные наблюдения с помощью другого телескопа: действительно уникальная система из шести планет. Статья с описанием этих результатов опубликована в журнале Nature.

Последние наблюдения были проведены с помощью спутника «Хеопс» Европейского космического агентства (спутник ExOPlanet). HD 110067 содержит шесть планет, и этот факт уже сам по себе впечатляет. Но что делает его еще более особенным, так это то, что орбиты этих планет находятся в резонансе. Например, ближайшая к звезде планета делает три оборота на каждые два оборота второй ближайшей, а вторая ближайшая — три оборота на каждые два оборота третьей.

Считается, что резонанс возникает в начале каждой планетной системы, но его легко нарушить. Пролетающая звезда, столкновение или гигантская планета могут легко испортить конфигурацию. Но в этой системе резонанс не изменился с момента ее рождения, более 4 миллиардов лет назад.

Редкое семейство из шести экзопланет было открыто с помощью миссии ЕКА «Хеопс».  Все планеты этого семейства меньше Нептуна и вращаются вокруг своей звезды HD110067 в очень точном вальсе.  Когда ближайшая к звезде планета совершает вокруг нее три полных оборота, вторая за это же время совершает ровно два.  Это называется резонансом 3:2.  Шесть планет образуют резонансную цепочку парами 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 и 4:3, в результате чего ближайшая планета совершает шесть оборотов, а самая дальняя планета - одну.

«Мы думаем, что только около одного процента всех систем остаются в резонансе», — сказал автор исследования Рафаэль Луке из Чикагского университета. «Он показывает нам первозданную конфигурацию планетной системы, которая сохранилась нетронутой».

Но речь идет не только об изучении системы в целом. Речь также идет об отдельных планетах. Шесть миров представляют собой субнептуны с радиусом от 1,94 до 2,85 раза больше радиуса Земли. Команда смогла сделать вывод о наличии плотной атмосферы. Они вращаются вокруг звезды за 9–54 дня, что делает эту систему сверхкомпактной. Хеопс ранее обнаружил резонансную систему из пяти планет.

Известны подобные компактные системы, например, TRAPPIST-1, находящаяся от нас в 40 световых годах. HD 110067 на 20 процентов тусклее нашего Солнца, но, если принять во внимание сравнительный размер и расстояния, оно оказывается в 10 000 раз ярче в видимом свете, чем TRAPPIST-1. И это несмотря на то, что он находится на расстоянии 100 световых лет. Это самая яркая известная звезда, имеющая более четырех планет.

«Количество света, которое мы получаем от этой звезды, больше, чем от других звезд со многими планетами», — сказал профессор Энрик Палле из Канарского института астрофизики.

Сочетание яркости звезд и протяженных атмосфер делает эту систему идеальной для изучения состава атмосферы субнептунов и того, насколько эти планеты могут отличаться друг от друга. В нашей Солнечной системе нет таких планет, но они очень распространены во Вселенной.

«Эти транзитные системы на вес золота. Поскольку они проходят перед звездами, вы получаете всю эту дополнительную информацию, такую как очень точный радиус, и вы можете получить фильтрацию звездного света через атмосферу, что позволяет вам измерять атмосферные составляющие – молекулы в атмосфере. Ничего подобного сделать с планетами, которые не проходят транзитом, невозможно», — сказал Хью Осборн из Бернского университета.   

В будущей работе команда уточнит массы планет, что даст еще больше понимания природы субнептунов. И они надеются, что и атмосферу будут изучать. Это идеальная система для изучения JWST. Команда заявила, что космический телескоп на данный момент является единственным, который может охарактеризовать атмосферу всех шести планет.