Цього довелося чекати до Різдва. Усього одну мить.
25 грудня 2020 космічний телескоп NASA TESS (TESS – Transiting Exoplanet Survey Satellite) зафіксував падіння яскравості зірки. Саме це єдине проходження планети на тлі зірки запустило полювання за NGTS-38b, світом, маса якого виявилася майже вп’ятеро більшою за масу Юпітера.
Роками астрономи шукали планети, що обертаються у безпосередній близькості від своїх зірок. Короткі орбіти, приватні проходження, легені дані.
Але цей випадок був іншим.
NGTS-38b здійснює повний оборот за 180 днів. Це “супер-Юпітер”. Хоча цей термін зазвичай передбачає лише масивність, а чи не швидкість, тут колосальна маса разом із орбітальним періодом, близьким до півроку, робить об’єкт статистичним аномалієм для методу транзитів.
«Це неймовірне відкриття… знайти об’єкт на такому видаленні – у 100 днів – це велика подія!»
Насправді 180 днів. Тобі Родел, аспірант, який очолив відкриття від імені Королівського університету Белфасту, не просто знайшов цю планету. Він чекав на неї.
Чому планети з довгим орбітальним періодом так важко зловити
Уявіть геометрію ситуації.
Щоб побачити планету методом транзитів, вона повинна проходити між своєю зіркою і Землею. Якщо орбіта широка, такий перетин відбувається вкрай рідко. Період 180 днів означає, що ви можете спостерігати одне проходження кожні шість місяців.
Команда Родела направила телескопи огляду NGTS (Next Generation Transit Survey) до Чилі на цільову зірку більш ніж на 200 ночей поспіль.
Навіщо?
Щоб зафіксувати фінальну частину другого транзиту.
Це було потрібно. Одне проходження дає оцінку часу та розміру. Два проходження підтверджують період. Без цього підтвердження дані залишаються лише вірогідністю.
Але навіть із двома проходженнями маса залишається невідомою. Принаймні не прямо.
Команда розділила світло зірки, щоб виміряти крихітні коливання. Гравітація планети притягує зірку, змушуючи її трохи рухатися. Аналізуючи ці рухи разом із даними транзитів, дослідники вирахували справжню масу планети: 4,5 маси Юпітера.
А радіус? Приблизно на 8% більше, ніж у Юпітера.
Це міцний об’єкт. Компактний гігант.
Орбіта дивна. І це важливо
Більшість екзопланет, виявлених цим методом, обертаються близько до зірок. Вони гарячі. У них вирвано атмосфери.
NGTS-38b відрізняється.
Його орбіта не кругова. Вона еліптична.
У найближчій точці зірка знаходиться лише набагато далі, ніж Меркурій від нашого Сонця. У найвіддаленішій точці планета майже такій самій відстані від зірки, як Земля від Сонця.
Материнська зірка більша і гаряча за нашу, тому планета залишається теплою. Але вона прохолодніша за ультрагарячі Юпітери, які ми зазвичай вивчаємо.
Чому температура має значення?
«Ця планета значно нижча температура… це чудова можливість вивчити, що утримує супутники чи кільця».
Ось у чому суть.
Більшість відомих екзопланет знаходяться надто близько до своїх зірок для стабільних систем супутників. Приливні сили розривають їх на шматки. NGTS-38b знаходиться далі. Його гравітація сильна.
Чи може він утримувати супутники?
Чи може він мати кільця?
Ми ніколи не підтверджували наявність ні того, ні іншого поза нашою Сонячною системою. Якщо вони там є, ця планета може стати найкращим кандидатом для доказу їхнього існування.
Дві команди. Одна планета. Жодних збігів
Наука не любить одинаків.
У той час як команда Родел публікувала свої результати в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, окрема група під керівництвом Феліпе Рохаса з Університету Адольфо Ібаньєса незалежно ідентифікувала цю систему.
Вони назвали планету TIC-659102228b.
Та сама планета. Той самий метод. Той самий результат.
Рохас відзначив «помірну ексцентриситет» та масу як ключові особливості. Такі світи зберігають відбитки свого формування. Вони не схожі на планети, які ми спостерігали останні двадцять років.
Поле досліджень змінилося.
Виявлення планет із довгими орбітальними періодами було неможливо, коли запускався Kepler. Тепер це можливо.
Чи це означає, що ми близькі до відкриття двійника Землі?
Не зовсім.
Професор Крістофер Вотсон був категоричним: «Ця планета зовсім не схожа на Землю».
Але доказ того, що ми можемо виявляти масивні планети на широких орбітах, це технічний стрибок. Це розширює межі спостережуваного.
Що робить NGTS-38b унікальною
Ось коротке зведення:
- Маса: 4,5 маси Юпітера.
- Радіус: ~1,08 радіуса Юпітера.
- Орбітальний період: 180 земних днів.
- Ексцентриситет: Помірний (орбіта у формі овалу).
- Метод виявлення: Транзит + Радальна швидкість (коливання зірки).
Це “теплий” супер-Юпітер. Чи не гарячий. Чи не холодний.
Він знаходиться у проміжку, який ми тільки починаємо досліджувати.
Більшість транзитних оглядів фільтрують дані на користь коротких періодів. Вони шукають швидку окупність інвестицій. NGTS-38b змусив почекати.
І це окупилося.
Дані опубліковані. Незалежне підтвердження одержано. Планета є реальною.
Тепер ми спостерігаємо зірку. Чекаємо на наступний транзит. І, можливо, саме тоді ми побачимо тінь супутника, який перетинає диск зірки разом із ним.
