|
Постоянно меняющаяся многопланетная система
|
|
|
|
Астрономы из Университета Нью-Мексико опубликовали новое исследование, подтверждающее, что вокруг динамичной экзопланетной системы TOI-201 вращаются три небесных тела. К ним относятся суперземля (TOI-201 d), теплый Юпитер (TOI-201 b) и коричневый карлик (TOI-201 c).
|
|
|
|
Исмаэль Мирелеш, аспирант кафедры физики и астрономии UNM, консультируемый профессором Дианой Драгомир, руководил исследованием. Статья под названием "Раскрытие быстро меняющихся орбит динамической системы TOI-201" опубликована в журнале Science Advances.
|
|
|
|
"Цель состояла в том, чтобы охарактеризовать планетную систему TOI-201, чтобы понять не только, какие планеты там есть, но и как они динамично взаимодействуют друг с другом", - сказал Мирелес. "Это помогает ученым понять, как планетные системы, подобные нашей собственной солнечной системе, формируются и эволюционируют с течением времени".
|
|
|
|
Три совершенно разных мира
|
|
|
|
Суперземля (TOI-201 d) - это каменистая планета, размер которой примерно в 1,4 раза превышает размер Земли, а масса - примерно в 6 раз больше земной, совершающая один оборот каждые 5,85 суток. Она находится очень близко к своей звезде и, вероятно, слишком горяча для жидкой воды.
|
|
|
|
|
|
|
Теплый Юпитер (TOI-201 b) - газовый гигант, масса которого составляет около половины массы Юпитера, вращающийся вокруг своей орбиты каждые 53 дня. "Теплые юпитеры" расположены ближе к "горячим юпитерам" (орбиты которых составляют несколько дней) и дальше от холодных газовых гигантов, таких как Юпитер (~12 лет). Они интересны с научной точки зрения, потому что астрономы не до конца понимают, как они попали на орбиты, на которых находятся.
|
|
|
|
Коричневый карлик (TOI-201 c) - самое массивное тело в системе, не считая звезды, обращающееся по широкой, высокоэллиптической орбите с периодом обращения около 8 лет. Его гравитационное воздействие определяет большую часть динамического поведения системы. TOI-201 c также является самым долгоживущим транзитным объектом, который когда-либо был обнаружен.
|
|
|
|
"TOI-201 c уникальна из-за своего чрезвычайно длительного периода обращения (~7,9 лет) и расположения в системе с двумя внутренними планетами", - сказал Мирелес. "Большинство известных транзитных коричневых карликов обращаются гораздо ближе к своим звездам".
|
|
|
|
"Поскольку масса TOI-201 c близка к границе, отделяющей массивные планеты от коричневых карликов, одна из загадок, которую представляет эта система, заключается в том, сформировалось ли это тело как планета или как звезда", - добавил профессор Драгомир.
|
|
|
|
Для сравнения, коричневый карлик в 13 раз массивнее Юпитера, но все же слишком мал, чтобы быть классифицированным как настоящая звезда. Он не может поддерживать синтез водорода в своем ядре, как солнце.
|
|
|
|
Наблюдение за изменением орбит в режиме реального времени
|
|
|
|
"Это одна из немногих систем, где орбиты планет могут активно изменяться в масштабах человеческого времени. Это дает редкое представление о динамичной жизни планетных систем в режиме реального времени", - пояснил Мирелес. Фактически, через 200 лет только два из трех объектов все еще будут проходить транзитом.
|
|
|
|
Исследователи использовали комбинацию из четырех методов наблюдений, чтобы подтвердить систему. Первый - это спектроскопия (определение лучевых скоростей), которая измеряет колебания звезды, вызванные вращением планет, и помогает определить их массы.
|
|
|
|
"Мы использовали несколько спектрографов в Чили: CORALIE, HARPS и PFS. Мы также использовали архивные данные спектрографов FEROS в Чили и MINERV A-Australis в Австралии", - пояснил Мирелес.
|
|
|
|
Второй метод - транзитная фотометрия, которая заключается в том, что звезда слегка тускнеет, когда перед ней проходит планета. Были использованы данные, полученные с космического телескопа НАСА TESS, и наземные наблюдения с телескопа ASTEP в Антарктиде - проекта, осуществляемого Обсерваторией Лазурного берега в Ницце в партнерстве с Бирмингемским университетом и Европейским космическим агентством.
|
|
|
|
Также были включены наблюдения за прохождением земли с помощью глобальной сети телескопов LCOGT, расположенных в Чили, Австралии и Южной Африке, которые сыграли решающую роль в анализе.
|
|
|
|
"Наш вклад стал возможен благодаря наличию телескопа в Антарктиде. Несмотря на сложность логистики, уникальное расположение телескопа и доступ к оптимальным астрономическим условиям являются ключевыми для изучения экзопланетных систем с длительными периодами обращения, таких как TOI-201", - сказал профессор Трио из Бирмингемского университета.
|
|
|
|
Третий метод включал в себя временные вариации прохождения (TTV), которые измеряют незначительные отклонения во времени прохождения планеты, сигнализируя о наличии гравитационного притяжения другой планеты. Наконец, исследователи использовали астрометрию, которая использует данные космических миссий Hipparcos и Gaia для обнаружения крошечных изменений в положении звезды на небе, вызванных невидимым массивным спутником.
|
|
|
|
Мирелес продолжает, что наблюдения за экзопланетами обычно показывают лишь краткий обзор эволюции системы. На самом деле, большинство систем меняются только в течение миллионов лет. Что делает TOI-201 особенной, так это то, что исследователи действительно могут наблюдать за ее изменениями в режиме реального времени.
|
|
|
|
"Орбиты планет наклонены относительно друг друга, и из-за этого они медленно перемещаются в новую ориентацию", - сказал Мирелес.
|
|
|
|
"Это было неожиданностью, потому что если планеты рождаются в плоскости протопланетного диска, который существовал на ранних этапах жизни звезды, то ожидается, что они будут иметь выровненные орбиты, как у планет Солнечной системы. Так что следующий вопрос, на который нужно ответить TOI-201, - это как эти три объекта оказались на таких наклонных орбитах", - добавил Драгомир.
|
|
|
|
Через 200 лет транзит Суперземли прекратится. Несколько сотен лет спустя транзит теплого Юпитера прекратится, а еще позже - коричневого карлика. Однако они снова начнут проходить транзитом через тысячи лет в будущем, поскольку они претерпевают циклы транзитных и нетранзитных конфигураций.
|
|
|
|
Следующее прохождение TOI-201 c прогнозируется на 26 марта 2031 года, что предоставит редкую возможность для последующих наблюдений по всему миру, в том числе гражданскими учеными.
|
|
|
|
"Изучение этой системы было действительно многолетней работой большой команды. Каждое новое наблюдение за транзитом с помощью ASTEP и LCOGT и каждое новое измерение дальности полета постепенно приоткрывали завесу тайны и помогали раскрыть трехмерную архитектуру системы TOI 201. И эта уникальная архитектура лежит в основе невиданных ранее динамических взаимодействий системы", - заключил Мирелес.
|
|
|
|
Источник
|
