Відкрито систему, в якій шість планет обертаються навколо своєї зорі в ритмічному танці

Зоря, менша й холодніша за наше Сонце, містить напрочуд дивне сімейство планет: шість "субнептунів" – можливо, зменшених версій нашого Нептуна – рухаються в циклічному ритмі.

Цей орбітальний вальс повторюється настільки точно, що його можна легко покласти на музику, розповідають в НАСА, передають OstanniPodii.com.

Хоча в нашій галактиці багатопланетні системи поширені, проте тісні гравітаційні утворення, відомі як "резонанс", астрономи спостерігають набагато рідше.

У цьому випадку найближча до зорі планета робить три орбіти на кожні дві орбіти наступних планет – так званий резонанс 3/2 – і ця закономірність повторюється серед чотирьох найближчих планет.

Серед найвіддаленіших планет схема з чотирьох орбіт на кожні три наступні планети (резонанс 4/3) повторюється двічі.

І ці резонансні орбіти дуже стійкі: планети, ймовірно, виконують один і той самий ритмічний танець відтоді, як система сформувалася мільярди років тому. Така надійна стабільність означає, що ця система не зазнала потрясінь і струсів, які вчені зазвичай очікують на ранніх етапах формування планет – зіткнень, злиття і розпаду, коли планети змагаються за свої позиції. А це, своєю чергою, може сказати щось важливе про те, як формувалася ця система. Її жорстка стабільність була зафіксована рано; резонанси планет 3/2 і 4/3 майже точнісінько такі, якими вони були на момент формування. Для подальшого уточнення картини формування системи знадобляться більш точні вимірювання мас та орбіт цих планет.

В НАСА розповідають, що відкриття цієї системи є чимось на кшталт детективної історії.

Перші натяки на неї надійшли від апарату НАСА TESS (Супутник спостережень за транзитами екзопланет), який відстежує крихітні затемнення – "транзити" – які планети здійснюють, коли перетинають поверхні своїх зір. Поєднання вимірювань TESS, зроблених під час окремих спостережень з інтервалом у два роки, дозволило виявити низку транзитів для зорі-господаря, яка отримала назву HD 110067. Але важко було розрізнити, скільки планет вони представляють, або точно визначити їхні орбіти.

Зрештою, астрономи виділили дві найближчі планети з орбітальними періодами – "роками" – 9 днів для найближчої планети й 14 днів для наступної. Третю планету, з роком близько 20 днів, було ідентифіковано за допомогою даних CHEOPS, "Супутника характеризації екзопланет" Європейського космічного агентства.

І тут вчені помітили дещо надзвичайне. Орбіти трьох планет відповідали тому, що можна було б очікувати, якби вони перебували в резонансі 3/2.

Наступні кроки були пов′язані з математикою та гравітацією. Наукова команда під керівництвом Рафаеля Луке з Чиказького університету опрацювала відомий список резонансів, які потенційно можуть бути знайдені в таких системах, намагаючись зіставити їх з рештою транзитів, які були зафіксовані TESS.

Єдиний резонансний ланцюжок, який збігся, вказував на наявність четвертої планети в системі з орбітою довжиною близько 31 дня.

Було помічено ще два транзити, але їхні орбіти залишалися неврахованими, оскільки це були лише поодинокі спостереження (щоб точно визначити орбіту планети, потрібно більше одного спостереження транзиту). Вчені знову пробіглися по списку можливих орбіт, якби існували ще дві зовнішні планети, які б відповідали очікуваному ланцюжку резонансів у всій системі. Вони знайшли п′яту планету з орбітою 41 день, а шоста – трохи менш як 55 днів.

На цьому етапі наукова команда майже зайшла в глухий кут. Зріз спостережень TESS, який мав хоч якийсь шанс підтвердити передбачувані орбіти двох зовнішніх планет, був відкладений в сторону під час обробки. Надмірне світло, розсіяне Землею та Місяцем через поле спостереження, здавалося, зробило їх непридатними для використання.

Але розв′язання проблеми знайшлося. Джозеф Твікен з Інституту SETI та Дослідницького центру НАСА ім. Еймса звернув увагу на проблему розсіяного світла. Він знав, що Девід Рапетті, також з Еймса та Асоціації університетських космічних досліджень, якраз працював над новим комп′ютерним кодом для відновлення транзитних даних, які вважаються втраченими через розсіяне світло. На пропозицію Твікена Рапетті застосував свій новий код до даних TESS. Він знайшов два транзити для зовнішніх планет – саме там, де передбачала наукова команда на чолі з Луке.

Міжнародна група дослідників на чолі з Рафаелем Луке опублікувала статтю про відкриття "Резонансний секстет субнептунів, що проходять повз яскраву зорю HD 110067" у журналі Nature 29 листопада.