Обнаружена планета Татуин, вращающаяся вокруг звёздной системы с двумя Солнцами

Фото из открытых источников

Группа астрономов из Северо-Западного университета смогла получить прямое изображение экзопланеты, вращающейся вокруг двойной звездной системы, — открытие чрезвычайной редкости, которое бросает вызов существующим представлениям о динамике таких систем. Планета, масса которой в шесть раз превышает массу Юпитера, расположена на беспрецедентно близком расстоянии от двух своих звезд-хозяев, установив новый рекорд, вращаясь вокруг них в шесть раз ближе, чем любая другая аналогично охарактеризованная планета, сфотографированная до настоящего времени. Открытие, независимо подтвержденное европейским консорциумом, было сделано после тщательного повторного анализа архивных данных, полученных с помощью прибора Gemini Planet Imager (GPI) на телескопе Gemini South в Чили.

Значение этого открытия заключается в уникальном окне наблюдений, которое оно предоставляет. Из более чем шести тысяч подтвержденных экзопланет лишь крошечная часть принадлежит к двойным системам, и из них прямые изображения, позволяющие ученым различить как планету, так и ее звезды, можно пересчитать по пальцам одной руки.

Это условие позволяет ученым точно отслеживать орбиты трех небесных тел, представляя собой исключительную природную лабораторию для проверки теоретических моделей формирования и эволюции планет в гравитационно сложных средах. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters, а параллельное исследование европейской группы под руководством Эксетерского университета опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics.

Ведущий автор исследования Джейсон Ванг из Северо-Западного университета подчеркивает ценность этой системы. Возможность одновременно отслеживать движения двойной системы и планеты открывает путь к пониманию долгосрочных динамических взаимодействий в различных конфигурациях.

Планета вращается вокруг пары звёзд на значительном расстоянии, совершая полный оборот примерно за триста земных лет, что немного больше, чем период обращения Плутона вокруг Солнца. Тем не менее, в относительном выражении среди группы экзопланет, запечатлённых на изображениях в двойных системах, её близость является самой близкой из зарегистрированных. Центральные звёзды, в свою очередь, образуют тесный дуэт, совершая взаимный танец каждые восемнадцать земных дней.

Исследование является результатом тщательного поиска в архивных данных. Ван поручил Натали Джонс, первому автору работы, проанализировать записи, полученные в период с 2016 по 2019 год.

Инструмент, использующий адаптивную оптику и коронограф для подавления ослепительного света звезд и обнаружения их слабых планетных компаньонов, в ходе своей первоначальной кампании обследовал более пятисот объектов, однако ограниченный успех подчеркнул присущую этой методике сложность. Джонс сопоставил данные GPI с наблюдениями из обсерватории им. Уильяма Кека, к которой Северо-Западный университет имеет институциональный доступ.

Именно в течение северного лета анализ выявил тусклый объект, движение которого по небу идеально совпадало с движением конкретной двойной звезды. Ключ к различению настоящей планеты от далекой звезды, просто проходящей вдоль одной линии зрения — явление, известное как «фотобомбинг» — заключается в общем движении. Если объект-кандидат движется синхронно со звездой с течением времени, гравитация связывает их.

Джонс также применила спектральный анализ к свету объекта, подтвердив, что его характеристики соответствуют характеристикам холодной планеты-гиганта, а не звезды. Практически одновременно европейская команда независимо пришла к тому же выводу после собственного изучения данных, подтвердив открытие.

Параметры системы, предварительно названной в соответствии с номенклатурой её родительских звёзд, поразительно экстремальны. Планета расположена на расстоянии 446 световых лет от Земли, в области, которую Ван описывает как «соседний город» в галактическом контексте. Её наиболее поразительной особенностью, помимо тесной орбиты для двойной системы, является её молодость. Динамический анализ и анализ светимости показывают, что она сформировалась приблизительно тринадцать миллионов лет назад.

Этот факт, который в земных геологических масштабах соответствует пятидесяти миллионам лет после вымирания динозавров, делает её космическим младенцем, объясняя, почему она до сих пор сохраняет значительную часть остаточного тепла от своего аккреционного процесса, даже несмотря на то, что её температура ниже, чем у других экзопланет, наблюдаемых непосредственно на снимках.

Механизм формирования этой тройной системы до сих пор изучается. Основная гипотеза предполагает, что сначала образовались две звезды, сформировавшие компактную двойную систему, а затем планета выросла в окружающем их газово-пылевом диске. Однако малочисленность наблюдаемых случаев — всего несколько десятков — препятствует формулированию надежной общей теории.

Каждое новое подобное открытие добавляет важный элемент к головоломке. Относительная близость планеты поднимает вопросы о процессах орбитальной миграции или начальных условиях диска, которые позволили ему сформироваться так близко к звездной паре.

Исследовательская работа продолжается. Джонс уже разрабатывает предложения по получению нового времени наблюдений на первоклассных телескопах. Цель состоит в том, чтобы наблюдать за системой в течение ближайших лет и десятилетий, чтобы уточнить орбиты и обнаружить даже незначительные гравитационные возмущения, которые указывают на присутствие других невидимых тел.

Планета и два её солнца будут тщательно изучаться, чтобы раскрыть их динамичную историю. Тем временем студент продолжает просматривать весь архив GPI в поисках других подозрительных объектов, которые могли остаться незамеченными в предыдущих анализах, — задача, которая уже выявила несколько кандидатов, ожидающих подтверждения.

Это открытие является ярким примером непреходящей научной ценности крупных астрономических архивов. Оно демонстрирует, что благодаря новым методам анализа и настойчивости обсерватории могут продолжать делать новаторские открытия еще долго после того, как их приборы перестанут собирать первоначальные данные.

Телескоп GPI, который в настоящее время проходит модернизацию перед повторной установкой на телескоп Gemini North на Гавайях, таким образом завершает свою первую главу в Чили с запоздалым, но оглушительным успехом, предоставляя астрофизическому сообществу исключительный экземпляр для понимания разнообразия миров за пределами Солнечной системы.