|
Телескоп обнаружил экзопланету новым способом
|
|
|
|
Впервые миссия НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) идентифицировала планету, вращающуюся вокруг далёкой звезды, благодаря искривлению пространства-времени. В отличие от транзитных планет, которые TESS регулярно обнаруживает вблизи звёзд, новооткрытый мир, образовавшийся в результате микролинзирования, представляет собой супер-Юпитер, вращающийся далеко от своей звезды.
|
|
|
|
«Когда TESS был запущен, никто не ожидал, что он когда-либо сможет обнаружить планеты такого типа», — сказала профессор Университета Нью-Мексико Диана Драгомир. «Это открытие подразумевает, что в данных TESS, вероятно, скрываются и другие планеты, образовавшиеся в результате микролинзирования, которые мы раньше не рассматривали для поиска».
|
|
|
|
Астрономы впервые узнали о тревожном событии микролинзирования, получившем название Gaia23bra b, в 2023 году, используя ныне выведенный из эксплуатации космический телескоп Gaia Европейского космического агентства (ESA). Система Gaia23bra b принципиально отличается от транзитных планет, обычно обнаруживаемых телескопом TESS. Вместо того чтобы вызывать затемнение, система звезда-планета усилила свет более удаленной фоновой звезды («источника»).
|
|
|
|
Это произошло, когда масса звезды переднего плана («линзы») и ее планеты искривила свет фоновой звезды, когда две системы на короткое время выровнялись на небе — эффект, известный как гравитационное микролинзирование. Зависимость этого усиления от времени позволила обнаружить планету и измерить соотношение масс планеты и ее звезды-хозяина.
|
|
|
|
|
|
|
Позже исследователи просмотрели архивные данные TESS и обнаружили, что TESS также зафиксировал это явление.
|
|
|
|
«Наблюдения Gaia были слишком редкими, чтобы обнаружить планету. TESS случайно наблюдал за той же областью неба во время этого события, и более плотное временное покрытие показало дополнительные особенности в кривой блеска, вызванные планетой», — говорит Мэллори Харрис, аспирантка Университета Нью-Мексико и первый автор исследования.
|
|
|
|
Анализ команды, опубликованный 1 июля в журнале The Astrophysical Journal Letters, показал, что Gaia23bra b примерно в 1,63 раза массивнее Юпитера. Она вращается вокруг оранжевого карлика, масса которого составляет около 80% массы Солнца, на орбитальном расстоянии, аналогичном орбите Юпитера вокруг Солнца. Обнаружить подобный мир с помощью основного транзитного метода, для которого был разработан телескоп TESS, было бы невозможно.
|
|
|
|
Это открытие также предполагает, что за последние восемь лет наблюдений TESS могут быть скрыты и другие планеты, образовавшиеся в результате микролинзирования. Хотя Gaia23bra b является первой подтвержденной планетно-звездной системой, обнаруженной с помощью данных TESS, исследователи полагают, что миссия могла зафиксировать и другие подобные события, которые еще не были обнаружены.
|
|
|
|
Из более чем 6000 известных экзопланет около трех четвертей были обнаружены с помощью транзитного метода, типичного метода поиска планет, используемого TESS. Астрономы наблюдают за множеством звёзд, выискивая те, которые периодически тускнеют из-за того, что вращающиеся вокруг них планеты проходят перед ними — это явление называется транзитом. Крупные планеты блокируют большую часть звёздного света независимо от их близости к звезде. Причина, по которой этот метод особенно чувствителен к планетам, расположенным близко к звёздам, заключается в том, что у них самая высокая вероятность прохождения перед ними.
|
|
|
|
Однако микролинзирование наиболее чувствительно к планетам, вращающимся на расстояниях, близких к земным, или дальше от своих звёзд, что делает его важным инструментом для изучения планетных систем, более похожих на нашу Солнечную систему. Микролинзирование выявило менее 5% известных экзопланет.
|
|
|
|
Это явление искривления света происходит, когда две звезды выстраиваются в тесную линию с нашей точки зрения. Свет от более далёкой звезды искривляется, проходя через искривлённое пространство-время, вызванное массой более близкой звезды. Если выравнивание особенно близкое, более близкая звезда действует как космическая линза, фокусируя и увеличивая свет от фоновой звезды. Планеты, вращающиеся вокруг звезды на переднем плане, также могут изменять свет далёкой звезды, действуя как свои собственные крошечные линзы. Астрономы часто наблюдают этот эффект как всплеск яркости звезды.
|
|
|
|
«Главное преимущество микролинзирования заключается в типах планет, к которым оно чувствительно. Планеты, вращающиеся очень близко к своим звездам, фактически сливаются с массой звезды и не создают отчетливого сигнала микролинзирования. С помощью микролинзирования мы можем обнаружить меньшие планеты с большими орбитальными расстояниями, включая миры в обитаемой зоне своей звезды и даже дальше», — сказал Харрис.
|
|
|
|
«Транзиты и микролинзирование очень хорошо дополняют друг друга, поскольку каждый из них позволяет обнаружить категорию планет, которую другой метод может не выявить», — сказал Драгомир. «И они предоставляют разные детали. Транзиты дают нам размер планеты, и в сочетании с другими методами мы можем определить её массу и плотность. Микролинзирование даёт нам массы и орбитальные расстояния для планет, которые мы иначе никогда бы не увидели».
|
|
|
|
Но наблюдения с помощью микролинзирования — это ограниченные по времени возможности.
|
|
|
|
«События микролинзирования происходят один раз и исчезают — они не повторяются», — сказал Харрис. «Я люблю шутить, что мы, вероятно, найдём первый аналог Земли с помощью микролинзирования, а затем помашем ему рукой, когда он пролетит мимо, потому что мы больше никогда его не увидим».
|
|
|
|
Это затрудняет детальные наблюдения планет, образовавшихся в результате микролинзирования. Однако по мере роста выборки планет, образовавшихся в результате микролинзирования, становится возможным изучать, насколько распространены планеты с широкими орбитами по всей галактике и как формируются и развиваются планетные системы с течением времени. Эта информация помогает заполнить важный пробел, оставленный транзитными и радиально-скоростными обзорами, которые сильно смещены в сторону планет, вращающихся очень близко к своим звездам.
|
|
|
|
«TESS наблюдает за небом почти восемь лет и неоднократно отслеживает области вдоль галактической плоскости, где расположена эта система», — сказал Харрис. «Несмотря на такое обширное покрытие, Gaia23bra b представляет собой первую определенно обнаруженную планету с микролинзированием, полученную с помощью данных TESS».
|
|
|
|
Это открытие также подчеркивает возможности объединения различных типов космических наблюдений. Gaia обеспечила долгосрочный мониторинг, который позволил идентифицировать это событие, в то время как TESS наблюдал за полем каждые 200 секунд в течение почти 60 дней. Эти быстрые наблюдения позволили исследователям обнаружить тонкие особенности в кривой блеска микролинзирования, которые часто упускаются традиционными обзорами.
|
|
|
|
«Gaia23bra b также является одной из очень немногих планет с микролинзированием, обнаруженных с помощью космических данных, что делает ее важным примером для будущего космического телескопа Нэнси Грейс Роман», — сказал Харрис. «В настоящее время микролинзирование — единственный метод, способный обнаруживать планеты земной массы на орбитальных расстояниях, подобных земным, поэтому демонстрация работоспособности этих методов на реальных наборах данных особенно ценна для будущих поисков потенциально обитаемых миров».
|
|
|
|
Запуск телескопа Roman запланирован на осень 2026 года. В рамках одного из основных обзоров он будет наблюдать центр галактики, выявив, по оценкам, 1000 планет, обнаруженных методом микролинзирования, и около 100 000 транзитных планет. Поскольку Roman будет проводить наблюдения с аналогичной непрерывной частотой, Gaia23bra b служит важным примером, демонстрирующим возможности высокочастотных космических наблюдений методом микролинзирования.
|
|
|
|
TESS наблюдает почти всё небо и только сейчас начинает изучать центр галактики, который ранее был сложной целью из-за рассеянного света от Земли и Луны. Высокая плотность звёзд в направлении Галактического балджа увеличивает шансы телескопа «Роман» увидеть события микролинзирования, но звёзды будут сливаться в больших пикселях TESS.
|
|
|
|
«Поскольку TESS наблюдает за другими областями Галактической плоскости, он может естественным образом обнаруживать планеты, подверженные микролинзированию, в других частях галактики, как это продемонстрировала эта первая система планет, подверженных микролинзированию», — сказал Драгомир. «Это означает, что он может помочь нам изучать планеты в регионах с различными условиями».
|
|
|
|
Это может иметь значение для поиска обитаемых миров. Микролинзирование в настоящее время является единственным методом обнаружения планет, способным регулярно находить планеты земной массы на орбитальных расстояниях, подобных земным, что делает его критически важным инструментом для будущих исследований потенциально обитаемых планетных систем. Большинство событий микролинзирования обычно наблюдаются один раз за ночь или реже, особенно за пределами Галактического балджа.
|
|
|
|
Источник
|
