Астрономи з’ясували причину загадкового зникнення далекої планети

Та сама геометрія, яка робить сонячні затемнення на Землі такими рідкісними та дивовижними, допомагає пояснити зникнення транзитів гігантської екзопланети.

Про це повідомляють в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі (UCLA), передають OstanniPodii.com.

Екзопланета TOI-2535 b — «гарячий юпітер», тобто газовий гігант. Вона знаходиться дуже близько до своєї зорі, обертаючись навколо неї всього за 8,25 дня — у 10 разів швидше, ніж Меркурій, якому потрібно 88 днів, щоб один раз обігнути наше Сонце. Протягом семи років дослідники спостерігали, як ця планета проходила перед своєю зорею кілька разів, аж поки не перестали бачити її взагалі. Однак, як вони показують у статті, опублікованій в «Astrophysical Journal Letters», планета насправді не зникла. Натомість гравітація сусідньої планети змінює нахил її орбіти.

TOI-2535 b виявили на знімках, зроблених космічним телескопом NASA “Супутник спостережень за транзитами екзопланет” (TESS) у зоряній системі TOI-2535, яка знаходиться на відстані близько 1 000 світлових років від нас, у період з квітня 2019 року по березень 2026-го. TESS виявляє планети, вимірюючи невеликі зміни яскравості зорі, що відбуваються, коли планета проходить перед своєю зорею, частково затуляючи її світло. Щоб ці події, відомі як транзити, були помітними, необхідне точне вирівнювання між зорею, планетою та нашою лінією зору.

TESS неодноразово спостерігав цю ділянку неба, що дозволило астрономам встановити: транзити планети не відбувалися за регулярним графіком, як у більшості інших екзопланет, а значно випереджали або запізнювалися — на строк до шести годин. Вони також помітили, що з роками транзити ставали коротшими та слабкішими, аж поки у 2026 році вони повністю припинилися.

Ці ознаки вказують на те, що на планету діє тяжіння невидимого сусіда, орбіта якого нахилена відносно орбіти TOI-2535 b. Розрахунки астрономів показують, що ці дві планети змушують орбіти одна одної коливатися, наче дзиґа, через що кожна з них обертається навколо своєї зорі під кутом і зникає з поля зору, коли коливання виводять їх з вирівнювання.

«Екстремальний приклад»

«Ми уявляємо Всесвіт схожим на годинниковий механізм, де все відбувається за правилами, але це неправда. Якщо в системі є кілька планет, вони можуть впливати на орбіти одна одної. Нам відомо про кілька таких систем», — сказав Семюел І, постдокторант в UCLA та провідний автор дослідження. «Це найекстремальніший приклад, який ми бачили, оскільки дві планети взаємодіють між собою надзвичайно сильно. Орбіта планети нахиляється настільки швидко, що її транзит зник з поля зору, поки ми спостерігали».

TOI-2535 b знову пройде перед своєю зорею десь через 30–50 років, тоді як її прихована сусідка може з’явитися в полі зору раніше. Це явище є таким самим, як те, що робить сонячні та місячні затемнення на Землі такими рідкісними та дивовижними.

«Якби орбіта Місяця навколо Землі була ідеально вирівняна з орбітою Землі навколо Сонця, ми б спостерігали затемнення щомісяця», — зазначив астрофізик з UCLA, співавтор статті Ерік Петігура. «Але через те, що орбіта Місяця нахилена, затемнення трапляються рідше. Нахил орбіти Місяця є пережитком його бурхливої історії формування, що стала наслідком зіткнення з ранньою Землею».

Це відкриття розкриває деякі несподівані подробиці про те, як могла утворитися планета. Міжнародна група дослідників під керівництвом І та Петігури встановила, що TOI-2535 b — це надзвичайно гаряча планета розміром з Юпітер, виходячи з розміру її транзиту та точних спостережень, проведених за допомогою 3,5-метрового телескопа WIYN у Національній обсерваторії Кітт-Пік в Аризоні. На сьогодні відкрито сотні «гарячих юпітерів», що обертаються близько до своїх зір, але зазвичай вони не мають масивних сусідів, які були б достатньо близько, щоб впливати на їхню орбіту.

Два можливі пояснення

Відкриття «гарячих юпітерів», що знаходяться так близько до своїх зір, спочатку спантеличило вчених, оскільки наявні моделі формування планет припускають, що для утворення таких планет потрібно багато льоду. І та Петігура працюють над тим, щоб зрозуміти, як «гарячі юпітери» могли мігрувати до зорі з більшої відстані. Вони вважають, що існує два варіанти. Перший передбачає бурхливий шлях, коли планета переходить на еліптичну орбіту, наприклад, внаслідок майже зіткнення з іншим об’єктом, а потім взаємодія із зорею притягує планету до неї.

У другому сценарії планета притягується разом з іншими планетами у протопланетному диску. Однак очікується, що цей сценарій залишить «плоску» систему, без нахилів орбіт між планетами. Коливання TOI-2535 b свідчить про те, що компоненти системи, ймовірно, взаємодіяли між собою таким чином, що з часом орбіти планет нахилилися — подібно до того, як орбіта Місяця, ймовірно, була нахилена внаслідок бурхливої події.

«Оскільки TOI-2535 b має близького сусіда, вона, ймовірно, мігрувала, повільно наближаючись по спіралі, а не була закинута туди», — сказав І. «Можливо, ми спостерігаємо механізм формування, який трапляється не дуже часто, але дуже цікавий».