Астрономы выяснили причину загадочного исчезновения далекой планеты

Та самая геометрия, которая делает солнечные затмения на Земле столь редкими и удивительными, помогает объяснить исчезновение транзитов гигантской экзопланеты.

Об этом сообщают в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA), передают OstanniPodii.com.

Экзопланета TOI-2535 b — «горячий юпитер», то есть газовый гигант. Она находится очень близко к своей звезде, вращаясь вокруг неё всего за 8,25 дня — в 10 раз быстрее, чем Меркурий, которому требуется 88 дней, чтобы один раз обогнуть наше Солнце. В течение семи лет исследователи наблюдали, как эта планета несколько раз проходила перед своей звездой, пока не перестали видеть её вовсе. Однако, как они показывают в статье, опубликованной в «Astrophysical Journal Letters», планета на самом деле не исчезла. Вместо этого гравитация соседней планеты изменяет наклон её орбиты.

TOI-2535 b обнаружили на снимках, сделанных космическим телескопом NASA «Спутник наблюдения за транзитами экзопланет» (TESS) в звездной системе TOI-2535, которая находится на расстоянии около 1 000 световых лет от нас, в период с апреля 2019 года по март 2026 года. TESS обнаруживает планеты, измеряя небольшие изменения яркости звезды, происходящие, когда планета проходит перед своей звездой, частично заслоняя её свет. Чтобы эти явления, известные как транзиты, были заметны, необходимо точное совпадение между звездой, планетой и нашей линией зрения.

TESS неоднократно наблюдал этот участок неба, что позволило астрономам установить: транзиты планеты не происходили по регулярному графику, как у большинства других экзопланет, а значительно опережали или запаздывали — на срок до шести часов. Они также заметили, что с годами транзиты становились короче и слабее, пока в 2026 году они полностью не прекратились.

Эти признаки указывают на то, что на планету действует притяжение невидимого соседа, орбита которого наклонена относительно орбиты TOI-2535 b. Расчёты астрономов показывают, что эти две планеты заставляют орбиты друг друга колебаться, как волчок, из-за чего каждая из них вращается вокруг своей звезды под углом и исчезает из поля зрения, когда колебания выводят их из выравнивания.

«Экстремальный пример»

«Мы представляем себе Вселенную похожей на часовой механизм, где всё происходит по правилам, но это не так. Если в системе есть несколько планет, они могут влиять на орбиты друг друга. Нам известно о нескольких таких системах», — сказал Сэмюэл И, постдокторант в UCLA и ведущий автор исследования. «Это самый экстремальный пример, который мы видели, поскольку две планеты взаимодействуют между собой чрезвычайно сильно. Орбита планеты наклоняется настолько быстро, что её транзит исчез из поля зрения, пока мы наблюдали».

TOI-2535 b снова пройдет перед своей звездой где-то через 30–50 лет, тогда как ее скрытая соседка может появиться в поле зрения раньше. Это явление такое же, как то, что делает солнечные и лунные затмения на Земле такими редкими и удивительными.

«Если бы орбита Луны вокруг Земли была идеально выровнена с орбитой Земли вокруг Солнца, мы бы наблюдали затмения каждый месяц», — отметил астрофизик из UCLA, соавтор статьи Эрик Петигура. «Но из-за того, что орбита Луны наклонена, затмения происходят реже. Наклон орбиты Луны является пережитком её бурной истории формирования, ставшей следствием столкновения с ранней Землёй».

Это открытие раскрывает некоторые неожиданные подробности о том, как могла образоваться планета. Международная группа исследователей под руководством И и Петигуры установила, что TOI-2535 b — это чрезвычайно горячая планета размером с Юпитер, исходя из размера её транзита и точных наблюдений, проведённых с помощью 3,5-метрового телескопа WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. На сегодняшний день открыты сотни «горячих юпитеров», вращающихся близко к своим звездам, но обычно у них нет массивных соседей, которые находились бы достаточно близко, чтобы влиять на их орбиту.

Два возможных объяснения

Открытие «горячих юпитеров», находящихся так близко к своим звездам, сначала озадачило ученых, поскольку существующие модели формирования планет предполагают, что для образования таких планет требуется много льда. И Та Петигура работают над тем, чтобы понять, как «горячие юпитеры» могли мигрировать к звезде с большего расстояния. Они считают, что существует два варианта. Первый предполагает бурный путь, когда планета переходит на эллиптическую орбиту, например, в результате почти столкновения с другим объектом, а затем взаимодействие со звездой притягивает планету к ней.

Во втором сценарии планета притягивается вместе с другими планетами в протопланетном диске. Однако ожидается, что этот сценарий приведёт к образованию «плоской» системы без наклонов орбит между планетами. Колебания TOI-2535 b свидетельствуют о том, что компоненты системы, вероятно, взаимодействовали между собой таким образом, что со временем орбиты планет наклонились — подобно тому, как орбита Луны, вероятно, была наклонена в результате бурного события.

«Поскольку у TOI-2535 b есть близкий сосед, она, вероятно, мигрировала, медленно приближаясь по спирали, а не была заброшена туда», — сказал И. «Возможно, мы наблюдаем механизм формирования, который встречается не очень часто, но очень интересен».