Этого пришлось ждать до Рождества. Всего одно мгновение.
25 декабря 2020 года космический телескоп NASA TESS (TESS — Transiting Exoplanet Survey Satellite) зафиксировал падение яркости звезды. Именно это единственное прохождение планеты на фоне звезды запустило охоту за NGTS-38b, миром, масса которого оказалась почти в пять раз больше массы Юпитера.
Годами астрономы искали планеты, вращающиеся в непосредственной близости от своих звезд. Короткие орбиты, частные прохождения, легкие данные.
Но этот случай был другим.
NGTS-38b совершает полный оборот за 180 дней. Это «супер-Юпитер». Хотя этот термин обычно подразумевает лишь массивность, а не скорость, здесь колоссальная масса в сочетании с орбитальным периодом, близким к полугоду, делает объект статистическим аномалием для метода транзитов.
«Это невероятное открытие… найти объект на таком удалении — в 100 дней — это большое событие!»
На самом деле, 180 дней. Тоби Родел, аспирант, возглавивший открытие от имени Королевского университета Белфаста, не просто нашел эту планету. Он ждал ее.
Почему планеты с длинным орбитальным периодом так трудно поймать
Представьте геометрию ситуации.
Чтобы увидеть планету методом транзитов, она должна проходить точно между своей звездой и Землей. Если орбита широкая, такое пересечение происходит крайне редко. Период в 180 дней означает, что вы можете наблюдать одно прохождение каждые шесть месяцев.
Команда Родела направила телескопы обзора NGTS (Next Generation Transit Survey) в Чили на целевую звезду более чем на 200 ночей подряд.
Зачем?
Чтобы зафиксировать финальную часть второго транзита.
Это было необходимо. Одно прохождение дает оценку времени и размера. Два прохождения подтверждают период. Без этого подтверждения данные остаются лишь вероятностью.
Но даже с двумя прохождениями масса остается неизвестной. По крайней мере, не напрямую.
Команда разделила свет звезды, чтобы измерить крошечные колебания. Гравитация планеты притягивает звезду, заставляя ее слегка двигаться. Анализируя эти движения вместе с данными транзитов, исследователи вычислили истинную массу планеты: 4,5 массы Юпитера.
А радиус? Примерно на 8% больше, чем у Юпитера.
Это плотный объект. Компактный гигант.
Орбита странная. И это важно
Большинство экзопланет, обнаруженных этим методом, вращаются близко к звездам. Они горячие. У них вырваны атмосферы.
NGTS-38b отличается.
Его орбита не круговая. Она эллиптическая.
В ближайшей точке звезда находится лишь ненамного дальше, чем Меркурий от нашего Солнца. В самой отдаленной точке планета почти на таком же расстоянии от звезды, как Земля от Солнца.
Материнская звезда больше и горячее нашей, поэтому планета остается теплой. Но она прохладнее ультрагорячих Юпитеров, которые мы обычно изучаем.
Почему температура имеет значение?
«У этой планеты значительно более низкая температура… это отличная возможность изучить, что удерживает спутники или кольца».
Вот в чем суть.
Большинство известных экзопланет находятся слишком близко к своим звездам для стабильных систем спутников. Приливные силы разрывают их в клочья. NGTS-38b находится дальше. Его гравитация сильна.
Может ли он удерживать спутники?
Может ли у него быть кольца?
Мы никогда не подтверждали наличие ни того, ни другого за пределами нашей Солнечной системы. Если они там есть, эта планета может стать лучшим кандидатом для доказательства их существования.
Две команды. Одна планета. Никаких совпадений
Наука не любит одиночек.
В то время как команда Родел публиковала свои результаты в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, отдельная группа под руководством Фелипе Рохаса из Университета Адольфо Ибаньеса независимо идентифицировала эту систему.
Они назвали планету TIC-659102228 b.
Та же планета. Тот же метод. Тот же результат.
Рохас отметил «умеренную эксцентриситет» и массу как ключевые особенности. Подобные миры сохраняют отпечатки своего формирования. Они не выглядят как планеты, которые мы наблюдали последние двадцать лет.
Поле исследований изменилось.
Обнаружение планет с длинными орбитальными периодами было невозможно, когда запускался Kepler. Теперь это возможно.
Значит ли это, что мы близки к открытию двойника Земли?
Не совсем.
Профессор Кристофер Уотсон был категоричен: «Эта планета совсем не похожа на Землю».
Но доказательство того, что мы можем обнаруживать массивные планеты на широких орбитах, — это технический скачок. Это расширяет границы наблюдаемого.
Что делает NGTS-38b уникальной
Вот краткая сводка:
- Масса: 4,5 массы Юпитера.
- Радиус: ~1,08 радиуса Юпитера.
- Орбитальный период: 180 земных дней.
- Эксцентриситет: Умеренный (орбита в форме овала).
- Метод обнаружения: Транзит + Радальная скорость (колебания звезды).
Это «теплый» супер-Юпитер. Не горячий. Не холодный.
Он находится в промежутке, который мы только начинаем исследовать.
Большинство транзитных обзоров фильтруют данные в пользу коротких периодов. Они ищут быструю окупаемость инвестиций. NGTS-38b заставил подождать.
И это окупилось.
Данные опубликованы. Независимое подтверждение получено. Планета реальна.
Теперь мы наблюдаем за звездой. Ждем следующего транзита. И, возможно, именно тогда мы увидим тень спутника, пересекающего диск звезды вместе с ним.
