Команда астрономов под руководством ученых из Пенсильванского университета обнаружила планету, у которой самая длинная орбита, когда-либо обнаруженная среди транзитных планет. Крайняя орбита экзопланеты, которая больше похожа на огурец, чем на круг, следует одной из самых вытянутых орбит среди всех известных экзопланет — планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Планета TIC 241249530 также вращается вокруг своей звезды в обратном направлении, что дает представление о загадке того, как близлежащие массивные газовые планеты, называемые горячими Юпитерами, формируются, стабилизируются и развиваются с течением времени. Фото предоставлено: Эбигейл Миннич/Пенсильванский университет
Астрономы обнаружили планету, имеющую самую длинную орбиту среди транзитных планет. Крайняя орбита экзопланеты, которая больше похожа на огурец, чем на круг, следует одной из самых вытянутых орбит среди всех известных экзопланет — планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы.
Кроме того, он вращается вокруг своей звезды в обратном направлении, что дает нам представление о тайне формирования, стабилизации и эволюции близлежащих газовых планет (так называемых горячих Юпитеров).
Исследование, проведенное учеными Пенсильванского университета, было опубликовано сегодня (17 июля) в журнале Nature.
«Мы поймали эту массивную планету, делающую резкий поворот во время пролета близко к своей звезде», — сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии Верна М. Уилламана в Пенсильванском университете и автор статьи. «Такие весьма эксцентричные транзитные планеты невероятно редки – и это действительно удивительно, что мы смогли обнаружить самые эксцентричные планеты».
Махадеван объяснил, что термин «эксцентрик» относится к форме орбиты планеты, которая измеряется по шкале от нуля до единицы, где ноль соответствует идеально круговой орбите. Эта экзопланета, получившая обозначение TIC 241249530, имеет эксцентриситет орбиты 0,94, что делает ее более эксцентричной, чем орбита любой другой транзитной экзопланеты, когда-либо обнаруженной.
Для сравнения: сильно эллиптическая орбита Плутона вокруг Солнца имеет эксцентриситет 0,25; эксцентриситет Земли равен 0,02. Такая экстремальная орбита, объяснил Махадеван, приведет к тому, что температура на планете будет колебаться между температурой летнего дня в самой дальней точке ее орбиты и изнуряющей жарой в самой близкой к Солнцу точке.
Еще раз подчеркнув необычную орбиту экзопланеты, команда также обнаружила, что она вращается в обратном направлении, в направлении, противоположном вращению ее родительской звезды. Это то, что астрономы не могут наблюдать на большинстве других экзопланет, в том числе в нашей Солнечной системе, и это помогает команде интерпретировать историю формирования экзопланеты.
«Хотя мы не можем просто перемотать назад и наблюдать за процессом планетарной миграции в реальном времени, эта экзопланета служит своего рода снимком процесса миграции», — сказал Арвинд Гупта, постдокторант NOIRLab и ведущий автор статьи, который проводил исследование, будучи аспирантом Пенсильванского университета, в пресс-релизе NOIRLab. «Подобные планеты трудно найти, и мы надеемся, что это поможет нам разгадать историю формирования горячего Юпитера».
В настоящее время существует более 5600 подтвержденных экзопланет в чуть более чем 4000 звездных системах. В этой популяции от 300 до 500 экзопланет попадают в странный класс горячих юпитеров — больших, похожих на Юпитер экзопланет, которые вращаются очень близко к своей звезде, намного ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу.
Как горячие юпитеры оказались на таких близких орбитах, остается загадкой, но астрономы подозревают, что сначала они начинаются с орбит, далеких от своей звезды, а затем со временем мигрируют внутрь. Ранние стадии этого процесса наблюдаются редко, но благодаря этому новому анализу экзопланеты с необычной орбитой астрономы стали на шаг ближе к разгадке тайны горячего Юпитера.
«Астрономы уже более двух десятилетий ищут экзопланеты, которые, вероятно, являются предшественниками горячих юпитеров или промежуточными звеньями процесса миграции. Поэтому я был очень удивлен и взволнован, обнаружив его», — сказал Гупта.
Открытие и описание экзопланеты стало возможным благодаря трем приборам, построенным в Пенсильванском университете: спектрографу NEID, спектрографу «Обитаемая зона планеты» и фотометрическому диффузору. Все три инструмента позволяют исследователям наблюдать и анализировать свет, излучаемый экзопланетой.
Исследователи впервые обнаружили планету в январе 2020 года с помощью спутника НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS). Было обнаружено падение яркости звезды, что соответствует одиночной планете размером с Юпитер, проходящей перед звездой.
Чтобы подтвердить природу этих колебаний и исключить другие возможные причины, группа астрономов использовала два инструмента на 3,5-метровом телескопе WIYN Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO) Национального научного фонда США (NSF), программы NSF. НОЙЛаб.
Команда впервые использовала NN-EXPLORE Exoplanet и Stellar Speckle Imager (NESSI) в методе, который помогает «заморозить» атмосферные мерцания, что показало, что поблизости нет инопланетных звезд, которые могли бы исказить измерения TESS. Затем, используя спектрографы HPF и NEID, команда наблюдала, как спектр TIC 241249530 или длины волн излучаемого ею света смещаются из-за орбиты экзопланеты.
«Очень приятно видеть, что NEID проделал такую великую науку всего за несколько лет работы», — сказала Андреа Лин, соавтор статьи и аспирантка Пенсильванского университета, которая помогла построить и ввести в эксплуатацию спектрограф NEID. «Мы только начинаем, и я с нетерпением жду возможности увидеть, чего мы сможем достичь в будущем».
Детальный анализ изменения скорости звезды за шестимесячную орбиту планеты подтвердил, что экзопланета примерно в пять раз массивнее Юпитера и вращается по чрезвычайно эксцентричной орбите.
«Это самая эксцентричная транзитная планета, которую мы знаем, и она окажется столь же важной, как и предыдущий рекордсмен HD80606b, у которого также сумасшедшая орбита, сильно отклоняющаяся от вращения ее родительской звезды», — сказал Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики в Университете штата Пенсильвания, который руководил проектом, когда Гупта был аспирантом университета.
«Эти две весьма эксцентричные планеты были «пойманы с поличным», превращаясь в горячие Юпитеры. Как и HD80606b, эта планета во много раз превышает массу Юпитера, что позволяет предположить, что этот канал формирования горячего Юпитера может быть тем, который могут пройти только самые массивные планеты. «
Вместе эти два примера обеспечивают наблюдательную поддержку теории о том, что более массивные газовые гиганты превращаются в горячие юпитеры, мигрируя с сильно эксцентричных орбит на более узкие и круговые орбиты.
«Нас особенно интересует то, что мы сможем узнать о динамике атмосферы этой планеты после того, как она пролетит мимо своей звезды», — сказал Райт. «Такие телескопы, как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, достаточно чувствительны, чтобы изучать изменения в атмосфере этой недавно открытой экзопланеты, поскольку она быстро нагревается, поэтому команда может узнать гораздо больше об этой экзопланете».
Среди других соавторов Пенсильванского университета Джессика Либби-Робертс, постдокторант, аспирант Меган Деламер и Дональд Шнайдер, выдающийся профессор астрономии и астрофизики.
Информация от: Университетом штата Пенсильвания.
