Открыта система, в которой шесть планет вращаются вокруг своей звезды в ритмичном танце

Звезда, меньше и холоднее нашего Солнца, содержит удивительно странное семейство планет: шесть "субнептунов" – возможно, уменьшенных версий нашего Нептуна – движутся в циклическом ритме.

Этот орбитальный вальс повторяется настолько точно, что его можно легко положить на музыку, рассказывают в НАСА, передают OstanniPodii.com.

Хотя в нашей галактике многопланетные системы распространены, однако тесные гравитационные образования, известные как "резонанс", астрономы наблюдают гораздо реже.

В этом случае ближайшая к звезде планета делает три орбиты на каждые две орбиты последующих планет – так называемый резонанс 3/2 – и эта закономерность повторяется среди четырех ближайших планет.

Среди самых отдаленных планет схема из четырех орбит на каждые три последующие планеты (резонанс 4/3) повторяется дважды.

И эти резонансные орбиты очень устойчивы: планеты, вероятно, исполняют один и тот же ритмический танец с тех пор, как система сформировалась миллиарды лет назад. Такая надежная стабильность означает, что эта система не претерпела потрясений и сотрясений, которые ученые обычно ожидают на ранних этапах формирования планет – столкновений, слияний и распада, когда планеты соревнуются за свои позиции. А это, в свою очередь, может сказать что-то важное о том, как формировалась эта система. Ее жесткая стабильность была зафиксирована рано; резонансы планет 3/2 и 4/3 почти точь-в-точь такие, какими они были на момент формирования. Для дальнейшего уточнения картины формирования системы понадобятся более точные измерения масс и орбит этих планет.

В НАСА рассказывают, что открытие этой системы является чем-то вроде детективной истории.

Первые намеки на нее поступили от аппарата НАСА TESS (Спутник наблюдений за транзитами экзопланет), отслеживающий крошечные затмения – "транзиты" – которые планеты совершают, когда пересекают поверхности своих звезд. Сочетание измерений TESS, сделанных во время отдельных наблюдений с интервалом в два года, позволило обнаружить ряд транзитов для звезды-хозяина, которая получила название HD 110067. Но трудно было различить, сколько планет они представляют, или точно определить их орбиты.

В конце концов, астрономы выделили две ближайшие планеты с орбитальными периодами – "годами" – 9 дней для ближайшей планеты и 14 дней для следующей. Третья планета, с годом около 20 дней, была идентифицирована с помощью данных CHEOPS, "Спутника характеризации экзопланет" Европейского космического агентства.

И здесь ученые заметили кое-что необычное. Орбиты трех планет соответствовали тому, что можно было бы ожидать, если бы они находились в резонансе 3/2.

Следующие шаги были связаны с математикой и гравитацией. Научная команда под руководством Рафаэля Луке из Чикагского университета проработала известный список резонансов, которые потенциально могут быть найдены в таких системах, пытаясь сопоставить их с остальными транзитами, которые были зафиксированы TESS.

Единственная резонансная цепочка, которая совпала, указывала на наличие четвертой планеты в системе с орбитой длиной около 31 дня.

Было замечено еще два транзита, но их орбиты оставались неучтенными, поскольку это были лишь единичные наблюдения (чтобы точно определить орбиту планеты, требуется более одного наблюдения транзита). Ученые снова пробежались по списку возможных орбит, если бы существовали еще две внешние планеты, которые бы соответствовали ожидаемой цепочке резонансов во всей системе. Они нашли пятую планету с орбитой 41 день, а шестая – чуть менее 55 дней.

На этом этапе научная команда почти зашла в тупик. Срез наблюдений TESS, который имел хоть какой-то шанс подтвердить предполагаемые орбиты двух внешних планет, был отложен в сторону во время обработки. Избыточный свет, рассеянный Землей и Луной через поле наблюдения, казалось, сделал их непригодными для использования.

Но решение проблемы нашлось. Джозеф Твикен из Института SETI и Исследовательского центра НАСА им. Эймса обратил внимание на проблему рассеянного света. Он знал, что Дэвид Рапетти, также из Эймса и Ассоциации университетских космических исследований, как раз работал над новым компьютерным кодом для восстановления транзитных данных, которые считаются потерянными из-за рассеянного света. По предложению Твикена Рапетти применил свой новый код к данным TESS. Он нашел два транзита для внешних планет – именно там, где предполагала научная команда во главе с Луке.

Международная группа исследователей во главе с Рафаэлем Луке опубликовала статью об открытии "Резонансный секстет субнептунов, проходящих мимо яркой звезды HD 110067" в журнале Nature 29 ноября.