Планетарна система “горошок в стручку” має сусідні планети, які можна вивчати

Нові дослідження показують, що в зоряній системі, розташованої всього в 35 світлових роках від Землі, серед чотирьох або п’яти відомих планет можуть перебувати всі ці планети. Саме таке сусідство може розпалити мрії про те, що виявлення другої Землі не за горами, не дивлячись на те, що астрономи пробираються через незліченні виявлення екзопланет, які не більше детальні, ніж оцінка розміру.

“Ця система віщує прийдешні події”, – сказав Олів’є Деманжон, дослідник з Інституту астрофізики та наук Іспанії Університету Порту в Португалії й провідний автор нового дослідження, в заяві, опублікованій Європейської південної обсерваторії (ESO), обладнання якої використовувалося в ході дослідження.

“Ми, як суспільство, ганяємося за земними планетами з моменту зародження астрономії”, – додав він. “Тепер ми, нарешті, все ближче і ближче до виявлення земної планети в населеній зоні своєї зірки, атмосферу якої ми могли б вивчити”.

У центрі зоряної системи знаходиться яскрава червона карликова зоря L 98-59, іноді також відома як TOI-175. Окрема група астрономів вперше виявила три планети в цьому районі, кожна з яких розміром з Землю, в дослідженні, опублікованому два роки тому.

Але Венера, Земля і Марс дуже, дуже відрізняються один від одного, і для того, щоб зрозуміти, чи є це типовим для планетарних систем або незвичайним аспектом нашої власної околиці, вченим необхідно познайомитися з іншими родинами світів. “Наскільки схожі екзопланети, що сформувалися навколо однієї й тієї ж зірки та близькі за розміром один до одного?” пише Колон.

На момент проведення дослідження, в якому вона брала участь, розміри планет – це майже все, що вчені могли сказати про ці світи. Більшість спостережень, використаних в цьому дослідженні, були отримані за допомогою супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), який дивиться на яскраві прилеглі зірки, щоб помітити крихітні провали в яскравості, які відзначають планету, що проходить між зіркою і телескопом.

Кількість світла, яке блокує планета, визначається її розміром, тому цю статистику легко розрахувати, але це число не обов’язково говорить вченим про те, яким буде відвідування планети, яке більшою мірою залежить від її складу.

“Якщо ми хочемо дізнатися, з чого складається планета, то мінімум, який нам потрібен, – це її маса і радіус”, – сказав Деманжон у своїй заяві. Звідси вчені можуть розрахувати загальну щільність планети та порівняти її, скажімо, з газовими сумішами, з яких складаються зовнішні планети нашої Сонячної системи, або з голим каменем і масивним металевим ядром Меркурія.

Інші команди вже намагалися розрахувати масу цих планет, але Деманжеон і його співавтори вирішили ще раз поглянути на систему L 98-59 і спробувати розрахувати масу її планет в надії одержати більш точні дані спостережень за допомогою іншого приладу – спектрографа ешеле для скелястих екзопланет і стабільних спектроскопічних спостережень (ESPRESSO) на Дуже великому телескопі ESO в Чилі.

ESPRESSO призначений для виявлення потенційних “двійників Землі” навколо сонцеподібних зірок, повідомляє ESO. Як і TESS і більшість інших мисливців за екзопланетами, ESPRESSO вивчає планети, ретельно аналізуючи світло від зірки-господаря.

Через гравітаційний зв’язок між зіркою і її планетою, зірка з компаньйонами не обертається на місці; замість цього зірка злегка погойдується, оскільки планета тягне її за собою. Ретельно простеживши, як змінюється світловий відбиток зірки з часом, вчені можуть виділити це коливання і розрахувати масу планети, що викликає це коливання.

Цей метод, званий радіальною швидкістю, може працювати навіть тоді, коли вчені не бачать ні планети, ні тіні, яку вона відкидає на поверхню зірки, тому вчені можуть використовувати його як для кращого розуміння відомих екзопланет, так і для відкриття нових.

Аналіз радіальної швидкості системи L 98-59, проведений ESPRESSO, виконав обидва завдання, стверджують дослідники: уточнив розуміння вченими трьох відомих планет і виявив одну або дві раніше приховані планети.

Планетарна система "горошок в стручку" має сусідні планети, які можна вивчати

Екскурсія по іншій сонячній системі

Почнемо з серця цієї близької планетарної родини: зірки L 98-59, яка, за даними дослідників, обертається кожні 80 або близько того днів. Бувши червоним карликом, L 98-59 набагато менше нашої зірки, але її планети також знаходяться ближче до неї Так, дві найбільші внутрішні отримують більше тепла і світла, ніж Меркурій, а дві або три зовнішні отримують більше тепла і світла, ніж Меркурій, але менше, ніж Земля.

Потім йдуть планети.

Найбільш внутрішній світ – найлегша екзопланета, яку вчені змогли виміряти за допомогою променевої швидкості, її маса становить всього половину маси Венери. Малі планети, як правило, набагато складніше виявити й вивчити, ніж великі планети, які б методи вчені не використовували, тому нове дослідження є обнадійливою ознакою того, що в найближчому майбутньому астрономи зможуть виявити та інші відносно малі планети, вважає дослідницька група.

“Це крок вперед в нашій здатності вимірювати маси самих маленьких планет за межами Сонячної системи”, – сказала в заяві ESO Марія Роза Сапатеро Осоріо, астроном з Центру астробіології в Мадриді (Іспанія) і співавтор нового дослідження.

Згідно з аналізом вчених, і ця планета, і її сусідка, схоже, приховують невеликі залізні ядра і, можливо, мають трохи води в атмосфері.

Третій камінь від цього інопланетного сонця, схоже, має таке ж ядро, як і два його брата, але потім все стає зовсім по-іншому. Тут, згідно з розрахунками, зробленими в новому дослідженні, і води, і газу набагато більше, і, можливо, до третини маси планети становить вода.

Ці три світи – ті самі, які вперше були помічені в даних TESS. Але за допомогою вимірювань радіальної швидкості вчені в новому дослідженні виявили ще одну планету, а також потенційну п’яту планету, яка ще потребує більш точних даних.

Якщо це дійсно п’ятий світ, то він буде отримувати приблизно стільки ж світла і тепла від зірки, скільки Земля отримує від Сонця, і, ймовірно, буде мати відповідну температуру, щоб захистити воду на своїй поверхні – і, своєю чергою, життя.

Сусідство в цілому, звичайно, теж є деякою загадку. У сукупності ця система, схоже, відповідає категорії багатопланетних систем, які вчені охрестили “горошинами в стручку”, де планети однакового розміру розташовані на однаковій відстані від зірки.

Тільки кілька інших багатопланетних систем побудовані навколо червоних карликових зірок, подібних L 98-59, але інтригує те, що однією з них є знаменита система TRAPPIST-1, відзначають автори дослідження.

Як завжди, вчені будуть продовжувати розгадувати таємниці системи L 98-59.

За словами Колон, вчені вже використовують космічний телескоп “Хаббл” для вивчення атмосфер всіх трьох внутрішніх світів, а космічний телескоп “Джеймс Вебб”, запуск якого запланований на кінець цього року, буде спостерігати за другою і третьою планетами.

Для неї нове дослідження цікаве не тільки тим, що воно говорить про майбутні дослідження екзопланет, але і тим, що астрономи змогли витягти з отриманих даних конкретні відомості про планети.

“Подібні дослідження дійсно хвилюють і надихають мене, тому що вони демонструють неймовірну синергію, яка існує між усіма об’єктами, які працюють над відкриттям і вивченням екзопланет”, – написав Колон.