Группа исследователей под руководством астрономов UCI получила высокоточную информацию о шести подтвержденных экзопланетах, вращающихся вокруг TOI-1136, карликовой звезды примерно в 270 световых годах от Земли. Фото: Рэй Холкомб / UCI
Недавно открытая Солнечная система с шестью подтвержденными экзопланетами и возможной седьмой расширяет знания астрономов о формировании и эволюции планет. Опираясь на охватывающий весь мир арсенал обсерваторий и инструментов, команда под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Ирвайне провела наиболее точные измерения масс экзопланет, орбитальных свойств и характеристик атмосферы.
В статье, опубликованной сегодня в The Astronomical Journal, исследователи делятся результатами исследования TESS-Keck, предоставляя подробное описание экзопланет, вращающихся вокруг TOI-1136, карликовой звезды в галактике Млечный Путь на расстоянии более 270 световых лет от Земли. Исследование является продолжением первоначального наблюдения звезды и экзопланет, проведенного командой в 2019 году с использованием данных со спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite. Этот проект предоставил первую оценку масс экзопланет путем отслеживания изменений времени прохождения, что является мерой гравитационного притяжения, которое вращающиеся планеты оказывают друг на друга.
Для самого последнего исследования исследователи объединили данные TTV с анализом лучевых скоростей звезды. Используя телескоп Automated Planet Finder в Ликской обсерватории на горе Гамильтон в Калифорнии и Эшелле-спектрометр высокого разрешения в обсерватории У.М. Кека на гавайском острове Мауна-Кеа, они смогли обнаружить небольшие изменения в движении звезд посредством красного и синего смещения эффекта Доплера, который помог им определить массу планет с беспрецедентной точностью.
Чтобы получить столь точную информацию о планетах этой солнечной системы, команда построила компьютерные модели, используя сотни измерений лучевой скорости, наложенных на данные TTV. Ведущий автор Кори Бирд, доктор философии UCI. Кандидат физических наук сказал, что объединение этих двух типов показаний дало больше знаний о системе, чем когда-либо прежде.
«Это потребовало большого количества проб и ошибок, но мы были очень довольны нашими результатами после разработки одной из самых сложных моделей планетных систем в литературе по экзопланетам на сегодняшний день», — сказал Берд.
По словам соавтора Пола Робертсона, доцента кафедры физики и астрономии UCI, большое количество планет является одним из факторов, который вдохновил астрономическую команду на проведение дальнейших исследований.
«Мы считали TOI-1136 очень выгодным с исследовательской точки зрения, потому что, когда в системе есть несколько экзопланет, мы можем контролировать эффекты эволюции планеты, которые зависят от родительской звезды, и это помогает нам сосредоточиться на отдельных физических механизмах, которые привели к чтобы эти планеты обладали теми свойствами, которые они имеют», — сказал он.
Робертсон добавил, что когда астрономы пытаются сравнивать планеты в разных солнечных системах, существует множество переменных, которые могут различаться в зависимости от различных свойств звезд и их местоположения в разных частях галактики. Он сказал, что изучение экзопланет в той же системе позволяет изучать планеты, пережившие аналогичную историю.
По звездным меркам TOI-1136 молод, ему всего 700 миллионов лет, и это еще одна особенность, привлекающая охотников за экзопланетами. Робертсон сказал, что с юными звездами «трудно и особенно» работать, потому что они очень активны. Магнетизм, солнечные пятна и солнечные вспышки более распространены и интенсивны на этой стадии развития звезды, а возникающее в результате излучение взрывает и формирует планеты, влияя на их атмосферу.
Подтвержденные экзопланеты TOI-1136, от TOI-1136 b до TOI-1136 g, эксперты относят к категории «субнептунов». Робертсон сказал, что самый маленький из них более чем в два раза превышает радиус Земли, а другие — в четыре раза больше радиуса Земли, что сопоставимо с размерами Урана и Нептуна.
Согласно исследованию, все эти планеты вращаются вокруг TOI-1136 менее чем за 88 дней, которые нужны Меркурию, чтобы сделать оборот вокруг Солнца Земли. «Мы упаковываем всю Солнечную систему в область вокруг звезды, настолько маленькую, что вся наша планетная система окажется за ее пределами», — сказал Робертсон.
«Для нас это странные планеты, потому что в нашей солнечной системе нет ничего похожего на них», — сказала соавтор Рэй Холкомб, доктор философии UCI. кандидат физ. «Но чем больше мы изучаем другие планетные системы, тем больше кажется, что они могут быть самым распространенным типом планет в галактике».
Еще одним странным компонентом этой солнечной системы является возможное, но неподтвержденное присутствие седьмой планеты. Исследователи обнаружили некоторые свидетельства существования еще одной резонансной силы в системе. Робертсон объяснил, что когда планеты вращаются близко друг к другу, они могут притягиваться друг к другу гравитацией.
«Когда вы слышите аккорд, сыгранный на фортепиано, и он звучит хорошо для вас, это потому, что между нотами, которые вы слышите, есть резонанс или даже интервал», — сказал он. «Периоды обращения этих планет расположены одинаково. Когда экзопланеты находятся в резонансе, буксиры каждый раз двигаются в одном и том же направлении. Это может иметь дестабилизирующий эффект или, в особых случаях, может служить для того, чтобы сделать орбиты более стабильными. «
Робертсон отметил, что исследование не только не ответило на все вопросы его команды об экзопланетах в этой системе, но и заставило исследователей стремиться получить дополнительные знания, особенно о составе планетных атмосфер. По его словам, к этому направлению исследований лучше всего подойти с помощью передовых спектроскопических возможностей космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА.
«Я горжусь тем, что и Ликская обсерватория УКО, и обсерватория Кека были вовлечены в определение характеристик действительно важной системы», — сказал Мэтью Шетрон, заместитель директора обсерваторий Калифорнийского университета. «Наличие такого количества планет среднего размера в одной системе действительно позволяет нам тестировать сценарии формирования. Я действительно хочу узнать больше об этих планетах! Можем ли мы найти мир расплавленных камней, водный мир и ледяной мир в одной солнечной системе?» «Это почти похоже на научную фантастику».
Информация от: Калифорнийским университетом в Ирвайне.
