Астрономы нашли необычную систему из двух звезд и двух планет

По наводке волонтеров проекта TESS «Охотники за планетами» ученые нашли экзопланету с примечательными параметрами. Из-за ограничений инструментов астрономам пока редко попадаются такие объекты, поэтому новая система очень заинтересовала астрономов.

Существует два освоенных способа обнаружения экзопланет: по падению яркости звезды, когда планета чуть загораживает ее свет во время транзита, и по «вихлянию» светила от гравитационного взаимодействия с планетой. Транзитным методом удается «ловить» короткопериодические планеты (с коротким годом), потому что выше вероятность поймать «ритм» за время наблюдений. Так, из всех подтвержденных экзопланет лишь у 9,7 процента орбитальный период больше 50 дней и только у 1,6 процента — больше 200 дней. Малая доля из них была открыта транзитным методом. Более 70 процентов экзопланет на орбитах больше орбиты Земли были открыты по радиальной скорости светила, то есть по «вихлянию» звезды.

Проблема метода радиальных скоростей в том, что он не дает возможности оценить радиус планеты и вывести ее плотность. Также невозможно провести спектральный анализ атмосферы. Эти параметры важны для оценки потенциальной обитаемости экзопланеты, а изучение обитаемости Вселенной — главная мотивация таких исследований.

В новой работе, опубликованной в журнале The Astronomical Journal, астрономы описали долгопериодическую планету TOI 4633 c, пойманную транзитным методом. Это мини-нептун, чей год длится примерно 272 земных дня. За это время он делает один оборот вокруг желтого карлика, то есть звезды вроде Солнца. У звезды есть компаньон — такой же желтый карлик. Судя по их «вихлянию», в системе есть еще одна вероятная экзопланета TOI 4633 b уже с периодом около 34 дней. Они находятся на расстоянии приблизительно 309,8 светового года (95 парсек) от нас.

К сожалению, компаньоны двойной звезды сейчас находятся слишком близко друг к другу, чтобы однозначно «разделить» их свет. С помощью компьютерного моделирования и анализа данных наблюдений авторы нового исследования смогли определить, что планеты точно не вращаются вокруг обеих звезд. Либо обе планеты вращаются вокруг одного из светил, либо у каждой звезды своя планета.

Из-за «суммированного» излучения звезд в данных наблюдений невозможно точно определить параметры долгопериодического мини-нептуна. По радиусу он примерно в 3,2 раза больше Земли и в 47 раз массивнее. У этой нижней оценки массы довольно сильный разброс, но ученые уверенно заявляют, что верхняя граница — 123 массы Земли. Для сравнения: масса Юпитера — 317,8 земной массы, Сатурна — 95 земных масс, а Нептуна — 17,15 земной массы.

Мини-нептун летает к светилу чуть ближе (0,847 астрономической единицы), чем Земля. На этом расстоянии он получает примерно в 1,56 больше света, чем наша планета. Равновесная температура его поверхности при нулевом парниковом эффекте — около 16,8 градуса Цельсия (290 кельвинов). Когда две звезды оказываются максимально близко друг к другу, планета разогревается до 146 градусов Цельсия (420 кельвинов). Впрочем, у настолько массивной планеты должна быть солидная атмосфера, поэтому на практике температура там выше из-за парникового эффекта.

TOI 4633 c находится на внутренней границе обитаемой зоны своего желтого карлика. Теоретически там может быть жидкая вода, но это маловероятно из-за очень большой и плотной атмосферы. Зато чем больше расстояние до звезды, тем выше вероятность наличия у планеты спутников. И вот на спутниках могут быть очень благоприятные условия.

«Если у планеты есть спутник, то у этого спутника, скорее всего, твердая поверхность, и это отличное место для поиска воды», — объяснила Нора Айснер, главный автор новой работы, астроном из Центра вычислительной астрофизики при исследовательском Институте Флэтайрон (США).

Система TOI 4633 отличается от себе подобных по трем параметрам. Во-первых, в ней есть долгопериодическая планета в обитаемой зоне. Во-вторых, это самая яркая из известных звезд с транзитными планетами в обитаемой зоне. В-третьих, две звезды сопоставимы по массе.

Изучая состав таких звезд-«близняшек», можно выявить отличия, которые будут указывать на наличие планет в системе. Тогда у астрономов появится еще один метод поиска экзопланет.

Тот факт, что TOI 4633 — двойная звезда, авторы новой работы определили по десяти архивным наблюдениям с 1905 по 2011 год. Светила находятся в среднем на расстоянии примерно 48,6 астрономической единицы друг от друга. Их орбитальный период — около 231 земного года. Для сравнения: вытянутая орбита выносит Плутон на расстояние около 49,3 астрономической единицы от Солнца, его орбитальный период — 248 земных лет.

По расчетам ученых, примерно через 30 лет звезды окажутся достаточно далеко друг от друга, чтобы их можно было различить с наземных телескопов. Тогда астрономы смогут разобраться в строении этой любопытной системы и подробнее изучить как ее звезды, так и экзопланеты.