Земля и её соседи: новые данные о 126 экзопланетах

Уникальна ли наша Солнечная система по космическим меркам? Уже много лет астрономы пытаются выяснить, отличается ли она от других звездных систем с вращающимися вокруг них планетами. Недавно международная команда планетологов сделала важный шаг к разгадке этой извечной космической тайны.

За три года ученые проанализировали тысячи формул, вычислили массы 120 подтвержденных экзопланет и 6 кандидатов на этот статус, располагающихся в северной части неба. Результатом стал обширный каталог, в котором детально описывается причудливость и экзотичность инопланетных миров, а также их сходства и различия с нашей звездной системой. Открытия опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Supplement.

Каталог включает широчайший спектр объектов, вращающихся вокруг звезд самых разных типов. Он был составлен на основе данных, полученных космическим телескопом NASA TESS в сотрудничестве с обсерваторией W.M. Keck, расположенной на Мауна-Кеа (Гавайи). «Располагая такой информацией, мы сможем ответить на вопросы о том, как наша Солнечная система вписывается в великолепный гобелен космоса», — заявил Стивен Кейн, астрофизик Калифорнийского университета в Риверсайде и главный исследователь обзора TESS-Keck.

Одним из самых диковинных объектов в каталоге является субнептун с невероятно высокой плотностью, что делает его и чрезвычайно массивным, и поразительно компактным. Обозначенная как TOI-1824 b, эта экзопланета почти в 19 раз массивнее Земли. При этом ее размеры лишь в 2,6 раза больше.

«Планеты такого размера обычно имеют массу от 6 до 12 земных», — разъяснил Джозеф Мерфи, аспирант Калифорнийского университета в Санта-Крузе и соавтор исследования. Эту «странную экзопланету», как ее окрестил Мерфи, возможно, формирует земноподобное ядро, окруженное исключительно разреженной водородной атмосферой. Либо ее составляет водное ядро, над которым простирается паровая оболочка.

Другой экстремальный пример — TOI-1798 c, суперземля, вращающаяся по ультраплотной орбите вокруг родительской звезды — оранжевого карлика, совершая полный оборот менее чем за 12 часов. У TOI-1798 c также есть попутчица — субнептун TOI-1798 b с периодом обращения около 8 дней.

«Пока большинство известных нам планет обращается вокруг своих звезд быстрее, чем Меркурий вокруг Солнца, планеты с ультракороткими периодами вращения выходят на совершенно иной экстремум», — отметил Алекс Полански, аспирант кафедры физики и астрономии Канзасского университета, ведущий автор статьи.

Предполагается, что суперземля TOI-1798 c, скорее всего, лишилась атмосферы, если таковая у нее имелась изначально. Виной тому — экстремальные условия и разрушительное воздействие мощного излучения от родительской звезды.

Команда астрономов также открыла две новые планеты, обращающиеся вокруг звезды, подобной нашему Солнцу. Одна из них — субсатурн, чьи масса и радиус располагаются между показателями Нептуна и Сатурна. Известная как TOI-1386 b, она совершает оборот вокруг своего солнца за 26 дней, тогда как ее соседка, планета с массой, также близкой к сатурнианской, обращается вокруг той же звезды за 227 дней.

«Идут споры, действительно ли субсатурны — большая редкость или мы просто еще не придумали действенных методов их обнаружения», — заметила Мишель Хилл, аспирантка Калифорнийского университета в Риверсайде. «Поэтому планета TOI-1386 b — важное пополнение этой группы».

Сами планеты в полученных данных не видны невооруженным глазом. Однако их присутствие выдают периодические колебания звезд, вокруг которых они вращаются, вызванные притяжением планет. В течение орбитального периода планеты притягивают родительские звезды, заставляя их раскачиваться. Астрономы улавливают эти колебания, если видимый цвет света слегка смещается в сторону синего оттенка, когда она движется навстречу телескопу, и красного — при удалении от него. Это известный эффект Доплера — изменение частоты волн, будь то звук, свет или иные виды волн, от источника, движущегося относительно наблюдателя.

Используя измерения лучевых скоростей, астрономы не только открывают новые экзопланеты, но и узнают больше об их характеристиках.

«Одна лишь миссия TESS насчитывает тысячи неподтвержденных планет. Поэтому массовые выпуски новых каталогов, подобных этому, станут обычным делом, когда астрономы по-настоящему осознают масштабы разнообразия инопланетных миров, которые мы можем наблюдать в наше время», — заявил Иэн Кроссфилд, доцент кафедры физики и астрономии Канзасского университета, также соавтор исследования.