Новонайденная планета имеет самую длинную орбиту, обнаруженную миссией TESS

Найден морозный газовый гигант, который вращается вокруг своей звезды на расстоянии, как у нас где-то между орбитами Земли и Марса; также в системе обнаружен теплый юпитер, имеющий подобную Меркурию орбиту.

Об этом рассказывают в Массачусетском технологическом институте (MIT), передают OstanniPodii.com.

Из более чем 5 000 планет, известных за пределами нашей Солнечной системы, большинство вращается вокруг своих звезд на удивительно близком расстоянии. Более 80% подтвержденных экзопланет имеют орбиты короче 50 дней, что позволяет этим жарким мирам находиться как минимум вдвое ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу, а некоторым -- даже ближе.

Астрономы начинают получать общее представление об образовании, эволюции и составе этих планет. Однако для планет с более длительными орбитальными периодами картина гораздо туманнее. Далекие миры, орбиты которых длятся от нескольких месяцев до нескольких лет, труднее обнаружить, и поэтому их свойства сложнее определить.

Теперь список долгопериодичных планет пополнился двумя представителями. Астрономы из MIT, Университета Нью-Мексико и нескольких других обнаружили редкую систему с двумя долгопериодическими планетами на орбите TOI-4600, близкой звезды, расположенной в 815 световых годах от Земли.

Специалисты обнаружили, что у звезды есть внутренняя планета с орбитой 82 дня, похожей на орбиту Меркурия, а вторая внешняя планета вращается вокруг нее каждые 482 дня, что где-то между орбитами Земли и Марса.

Открытие было сделано на основе данных "Спутника наблюдений за транзитами экзопланет" (TESS) НАСА -- возглавляемой MIT миссии, которая следит за ближайшими звездами в поисках признаков наличия экзопланет. Новая, более далекая планета имеет самый длинный период, обнаруженный TESS на сегодняшний день. Она также является одной из самых холодных -- около -83 градусов по Цельсию, в то время как температура внутренней планеты составляет более умеренные 77 градусов по Цельсию.

Обе планеты, скорее всего, являются газовыми гигантами, подобными Юпитеру и Сатурну, хотя состав внутренней планеты может представлять собой скорее смесь газа и льда. Эти две планеты занимают промежуточное положение между "горячими юпитерами" -- жаркими планетами с короткой орбитой, которые составляют большинство открытых экзопланет, -- и гораздо более холодными газовыми гигантами с длинными периодами в нашей Солнечной системе.

"Эти системы с длинным периодом -- сравнительно неизученный диапазон", - говорит член группы Катарина Хессе, технический сотрудник Института астрофизики и космических исследований имени Кавли при MIT. "Поскольку мы пытаемся понять, где находится наша Солнечная система по сравнению с другими обнаруженными нами системами, нам очень нужны эти более яркие примеры, чтобы лучше понять это сравнение. Ведь многие из найденных нами систем совсем не похожи на нашу Солнечную систему".

Хессе и её коллеги, среди которых ведущий автор Исмаэль Мирелес, аспирант Университета Нью-Мексико, профессора физики MIT Сара Сигер и Эндрю Вандербург, а также старший научный сотрудник Кавли Джордж Рикер, опубликовали свои результаты в журнале Astrophysical Journal Letters.

Работа по участкам

TESS следит за ближайшими звездами в поисках признаков наличия экзопланет, сосредотачиваясь на участке неба и непрерывно измеряя яркость звезд в этом секторе в течение 30 дней, а затем переходит к следующему участку. Ученые используют "конвейеры", или алгоритмические поиски, чтобы прочесать результаты измерений на наличие провалов яркости, которые могли быть вызваны прохождением планеты перед своей звездой.

Новости по подобной теме:

		"Хаббл" и "Новые горизонты" одновременно нацелились на Уран для дальнейшего изучения экзопланет
		Телескоп TESS обнаружил рекордное звездное трио
		Ученые открыли планету, вращающуюся вокруг ближайшей к нашему Солнцу одиночной звезды

В 2020 году один из конвейеров обнаружил возможный транзит от звезды на северном небе, недалеко от созвездия Дракон. Звезду классифицировали как TOI-4600 (где TOI означает "объект интереса TESS"). Первый транзит был детально изучен рабочей группой, состоящей из ученых нескольких университетов, которые ищут признаки долгопериодичных планет в событиях с одним транзитом.

"Для таких миссий, как TESS, где каждый участок неба просматривается только в течение 30 дней, необходимо увеличить количество наблюдений, чтобы получить достаточно данных для поиска планет с орбитами длиннее месяца", - отмечает Хессе.

Группа искала звезду в других секторах данных TESS и в итоге обнаружила еще три транзита, аналогичные первому. По этим четырем событиям ученые смогли определить, что источником сигнала была планета TOI-4600b с относительно длинной 82-дневной орбитой. Команда обнаружила и пятый транзит, однако он не совпадал с другими сигналами. Они задались вопросом: Может ли этот транзит исходить от другой звезды, которая временно затмевает первую? Или это может быть вторая орбитальная планета?

Гиганты на небе

В 2021 году, когда к группе присоединился Мирелес, он продолжил работу, ища новые наблюдения с TESS, которые могли бы объяснить последний, загадочный транзит.

"С поступлением каждого сектора данных я смотрел, есть ли второй транзит, и в первых пяти секторах его не было", - вспоминает Мирелес. "Затем, в июле прошлого года, мы кое-что увидели".

На самом деле они увидели две вещи: один транзит, который появился в том же 82-дневном цикле, что еще раз подтвердило существование планеты с длинной орбитой, и второй транзит, который был обнаружен через 964 дня после предыдущего, не синхронизированного транзита. Эти два транзита были похожи по глубине, или по количеству ослабленного света, что позволило предположить, что оба они были вызваны одним объектом, вращающимся вокруг звезды либо каждые 964 дня, либо каждые 482 дня. В конце концов, рассуждала команда, TESS просто не мог смотреть в направлении звезды, чтобы уловить пересечение планеты на 482-дневной отметке. Команда использовала модель, чтобы создать симуляцию с тем, как выглядела бы планета с обоими орбитальными периодами, и пришла к выводу, что 482-дневная орбита более вероятна.

Чтобы еще раз убедиться в том, что они обнаружили две долгопериодические планеты, исследователи сфокусировались на звезде с помощью нескольких наземных телескопов. Эти наблюдения помогли команде исключить ложноположительные сценарии, например, затмение главной звезды второй звездой. В итоге был сделан вывод, что возле звезды действительно находятся две долгопериодические планеты: TOI-4600b -- теплая, похожая на Юпитер, и TOI-4600c -- морозная, более ледяная, и самая длиннопериодическая планета, обнаруженная TESS на сегодняшний день.

"Это относительно редкое явление, когда мы видим две планеты-гиганта в одной системе", - говорит Хессе. "Мы привыкли видеть горячие юпитеры, расположенные близко к своим звездам, и обычно не находим у них компаньонов, тем более гигантских. Эта система представляет собой более уникальную конфигурацию".

Расстояние между двумя планетами, примерно равное расстоянию между Меркурием и Марсом, предполагает, что в системе могут быть и другие планеты.

"Мы хотим посмотреть, есть ли доказательства существования других планет", - говорит Мирелес. "Определенно есть много места для потенциальных планет, как ближе, так и дальше. И мы показали, что TESS способен находить как теплые, так и холодные юпитеры".

Это исследование было частично поддержано НАСА.

• Экзопланеты
• TESS