Астрономы обнаружили экзопланету с самой длинной орбитой из ныне известных

Из более чем 5000 экзопланет, то есть планет за пределами нашей Солнечной системы, большинство вращаются вокруг своих звёзд на удивительно близком расстоянии. Более 80% подтверждённых экзопланет имеют орбиты, то есть время обращения вокруг своих «хозяек», короче 50 дней. Так что эти «прожаренные» миры по меньшей мере в два раза ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему Солнцу, а некоторые и того ближе.


У астрономов практически только начинает складываться общая картина формирования, эволюции и состава таких планет. Но наименее понятна она для планет с более длительными периодами обращения. Удалённые миры с орбитами продолжительностью от нескольких месяцев до нескольких лет обнаружить сложнее, и поэтому понять их особенности куда труднее.

Теперь список долгопериодических планет пополнился двумя новичками. Астрономы из нескольких вузов и разных стран обнаружили редкую систему, содержащую две долгопериодические планеты. Они вращаются вокруг оранжевой звезды TOI-4600, что в 815 световых годах от Земли и 706 световых годах от Солнца. Для иллюстрации использована как раз соответствующая компьютерная графика о ней из каталога Stellarcatalog.com.

Международная команда астрономов обнаружила, что у звезды есть внутренняя планета с орбитой в 82 дня, как у Меркурия. А вторая, внешняя, планета совершает оборот каждые 482 дня, что ставит её по продолжительности «пролёта» вокруг её звезды где-то между орбитами Земли и Марса.

Важное открытие сделали с использованием данных со спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (или TESS) — это космический телескоп, предназначенный для открытия экзопланет. Кстати, у планеты с долгой орбитой — самый длительный период обращения из всех, что с помощью TESS обнаружили на сегодняшний день. Она также одна из самых холодных, около −83 градусов по Цельсию. А температура на ближней к звезде, более «шустрой» планете, почти умеренная, около 77 градусов по Цельсию.

Обе планеты, вероятно, — это газовые гиганты вроде Юпитера и Сатурна, хотя внутренняя также может быть смесью газа и льда. И обе занимают в градации планетарных температур промежуток между «горячими юпитерами» с короткой орбитой, какими являются большинство известных экзопланет, и гораздо более холодными газовыми гигантами, которые к тому же старше.


— Кэтрин Хессе, технический сотрудник Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института.

TESS отслеживает ближайшие звёзды в поисках экзопланет, точнее их «теней». Он нацеливается на участок неба и непрерывно измеряет яркость звёзд в этом секторе в течение 30 дней. А затем переключатся на следующий сектор. Учёные используют алгоритмический поиск, чтобы по перепадам яркости распознать прохождение той или иной планеты перед её звездой — астрономы называют это транзитом.

В 2020 году удалось зафиксировать возможный транзит, то есть проход, мимо звезды недалеко от созвездия Дракона. Звезду классифицировали как TOI-4600. Группа учёных искала звезду в других секторах неба по данным TESS и в конечном итоге выявила ещё три транзита, похожих на первый. По этим четырём событиям учёные смогли определить, что источником была планета TOI-4600b с относительно протяжённой 82-дневной орбитой. Астрономы также зафиксировали пятый транзит, хотя он был не синхронизирован с другими признаками экзопланет. Учёные задавались вопросом: мог ли транзит исходить от другой звезды, временно затмевающей первую? Или это могла быть вторая планета, вращающаяся по иной орбите?

Наконец, они увидели один транзит в том же 82-дневном цикле, что ещё раз подтвердило существование планеты с более долгой орбитой. А затем — второй транзит спустя 964 дня после предыдущего, несинхронизированного транзита. Эти два транзита были одинаковыми по количеству приглушённого ими света звезды. Данный факт позволил предположить, что оба были признаками одного космического объекта, который обращался вокруг звезды либо каждые 964 дня, либо каждые 482 дня. В конце концов, по мнению учёных, TESS просто мог не смотреть в направлении той звезды, чтобы засечь транзит на 482-й день. Исследователи использовали компьютерную модель, чтобы представить, как будет выглядеть планета с обоими периодами обращения, и пришли к выводу, что 482-дневная орбита более вероятна.



Чтобы подтвердить, что удалось идентифицировать две планеты с долгим периодом обращения, исследователи сосредоточились на звезде, используя несколько наземных телескопов. Новые наблюдения помогли исключить ложноположительные сценарии, такие как вторая звезда, затмевающая главную звезду. В конце концов пришли к выводу, что у звезды действительно есть две долгопериодические планеты: TOI-4600b, тёплый гигант, подобный Юпитеру, и TOI-4600c, ледяной гигант, он же самая долгопериодическая планета, обнаруженная TESS.

Относительно редко специалисты видят две планеты-гиганта в одной звёздной системе, пояснила Кэтрин Хессе. Они привыкли видеть «горячие юпитеры», расположенные близко к своим звёздам, и обычно не находят им спутников, не говоря уже о гигантских спутниках. Открытая система имеет более уникальную конфигурацию, добавила астроном.

Расстояние между парочкой из TOI-4600b и TOI-4600c примерно равно расстоянию между Меркурием и Марсом, и это подразумевает, что в системе могут быть и другие планеты. Так что теперь исследователи хотят найти доказательства наличия других объектов, для которых теоретически нашлось бы место.