Поиск планет вокруг других звезд сложное дело, настолько они малы и бледны. Но потенциальная планета в соседней звездной системе может обнаружить себя уникальным способом: с помощью тени на газопылевом диске вокруг молодой звезды. Сама экзопланета не отбрасывает тень, но она поднимает и перетягивает материал, деформируя внутреннюю часть диска. Перекос внутреннего диска отбрасывают тень на поверхность внешнего диска.
Группа астрономов под руководством Джона Дебса из Института исследований космоса с помощью космического телескопа (Балтимор, США) считает, что такой сценарий является наиболее вероятным объяснением тени, замеченной в звездной системе TW Гидры, расположенной в 192 световых годах от Земли. Ученые обнаружили явление при анализе 18-летних архивных наблюдений, проводимых с помощью космического телескопа «Hubble».
«Это самый первый диск, изображений которого получено так много в течение столь длительного периода времени. Это позволило нам рассмотреть этот интересный эффект. Мы надеемся, что такие тени довольно распространены в молодых звездных системах», – сказал Дебс.
Астрономы впервые заметили асимметрию яркости в 2005. Но в их распоряжении был только один набор наблюдений, и не было возможности сделать окончательное определение ее характера. Поиск в архиве обеспечил команду шестью изображениями разных времен.
Инструмент STIS оснащен коронографом, который блокирует звездный свет в пределах 1,5 миллиардов километров от звезды, что позволяет «Hubble» рассмотреть окрестности звезды на расстоянии Сатурна от Солнца. Расположение тени на изображениях 2016 года соответствовало ее позиции в 2000 году.
16-летний период озадачил Дебса. Изначально он решил, что эта функция является частью диска, но короткий период означал, что она движется слишком быстро. Крайней части диска TW Гидры потребовались бы столетия, чтобы завершить один оборот. Этот факт подсказал ученому, что зафиксированное явление – это то, что отпечаталось на внешнем диске, а не происходило непосредственно в нем. Лучшим объяснением стала тень, движущаяся по его поверхности.
Дебс пришел к выводу, что объект, создающий тень, должен располагаться на орбите, высотой 66 миллиардов километров. Так близко к звезде его не сможет рассмотреть ни один современный телескоп. Для создания такой тени потребовался внутренний диск, который наклонен по отношению к внешнему диску. Субмиллиметровые наблюдения TW Гидры с помощью массива телескопов ALMA в Чили подтвердили возможный перекос внутреннего диска.
Но что заставило диски наклониться? Наиболее вероятным сценарием является гравитационное воздействие невидимой планеты. Учитывая относительно короткий 16-летний период, планета находится примерно в 160 миллионах километров от звезды, примерно так же близко, как Земля от Солнца. Если планета имеет размер Юпитера, она сможет вытянуть материал вверх из плоскости основного диска. Гравитационное притяжение планеты заставляет диск прецессировать вокруг звезды, образуя 16-летний период вращения тени. Недавние наблюдения TW Гидры на ALMA подтвердили возможное присутствие планеты. Они выявили разрыв в диске на расстоянии 150 миллионов километров от TW Гидры. Зазор имеет большое значение, поскольку может быть подписью невидимой планеты, расчистившей свою орбиту.
Новое исследование, однако, предлагает уникальный способ поиска планет, скрывающихся во внутренней части диска и не достижимых для прямой визуализации современных телескопов. «Удивительно, что мы можем узнать что-то о невидимой части диска, изучая внешнюю область и измеряя движение, расположение и поведение тени», – заключил Дебс.
