Экзопланеты

Международная группа ученых с помощью орбитального телескопа TESS открыла две крупных экзопланеты у молодой звезды - оранжевого карлика TOI-4600. Одна из этих планет совершает оборот вокруг светила за рекордные 482 дня. Ее открытие подтвердило возможность использования TESS для поисков очень далеких от звезд экзопланет, сообщила в четверг пресс-служба американского Университета Нью-Мексико. Исследование опубликовано в четверг в журнале The Astrophysical Journal Letters.

"Крупные экзопланеты с долгим периодом обращения вокруг оранжевого карлика относятся к классу так называемых теплых юпитеров, газовых гигантов с орбитальным периодом от 10 до 200 дней, радиус которых как минимум в шесть раз превышает радиус Земли. Это открытие дает надежду на то, что в будущем астрономам удастся открыть планеты с долгим периодом обращения, аналогичные "населению" Солнечной системы", - говорится в сообщении.

К такому выводу пришла группа астрономов под руководством Джошуа Уинна, профессора Принстонского университета. Как отмечается, открытие двух планет значительно расширяет применимость транзитного метода - основного метода обнаружения экзопланет, в рамках которого ученые отслеживают колебания светового потока звезд, связанные с прохождением планет перед ними - транзитом.

Эти колебания легко уловить для экзопланет, расположенных относительно близко к звездам, - их транзит происходит достаточно часто. Но этот метод гораздо сложнее применять для далеких от светил объектов, редко проходящих по диску звезды. Кроме того, основной инструмент для поисков экзопланет, орбитальный телескоп TESS, непрерывно наблюдает за одним участком неба в течение всего 28 дней.

Исследователям впервые удалось преодолеть эти сложности в ходе наблюдений за звездой TOI-4600, расположенной в созвездии Дракона на расстоянии 700 световых лет от Земли. Она представляет собой относительно молодой оранжевый карлик, несколько уступающий Солнцу по массе и радиусу. Еще в 2019 году ученые обнаружили возможные свидетельства существования планет у этой звезды, однако их последующие поиски и проверка существования заняли более трех лет.

За это время TESS пять раз наблюдал за звездой и зафиксировал несколько периодических снижений ее светимости, связанных с прохождением двум крупных планет, получивших названия TOI-4600b и TOI-4600c. Первая представляет собой крупную версию Нептуна, которая совершает оборот вокруг звезды за 83 дня, а вторая больше похожа по размерам на Сатурн и год на ней длится рекордные 482 дня.

Открытие позволило обсерватории TESS побить рекорд, который был установлен его предшественником, орбитальным телескопом Kepler при открытии планеты Kepler-553с, которая совершает оборот вокруг звезды за 328 дней. В дополнение к этому, обе планеты гораздо ближе по температуре к Сатурну и другим газовым гигантам Солнечной системы, что делает их более интересными для изучения, чем сотни горячих юпитеров, открытых за последние полтора десятилетия на небольшом расстоянии от звезд.

По словам ученых, следующая возможность более детально изучить эти планеты появится у астрономов уже в октябре, когда TOI-4600c в очередной раз пройдет по диску звезды. Новые замеры, как надеются авторы, помогут им уточнить орбитальные параметры этого газового гиганта, его массу и получить первые сведения по его составу и облику при помощи еще одной орбитальной обсерватории, телескопа JWST.

Источник

Из нескольких тысяч известных сегодня экзопланет некоторые резко выделяются на общем фоне. Таким оказался и гигант WASP-193b, обнаруженный в 1200 световых годах от нас. При массе всего 0,13 массы Юпитера он почти в полтора раза больше него по радиусу. Таким образом, плотность этой планеты составляет лишь около процента от плотности Земли.

Экзопланета WASP-193b находится у звезды солнечного типа WASP-193: она в 1,1 раза массивнее и в 1,2 раза больше нашего светила, близка к нему по яркости и возрасту. Однако орбита WASP-193b намного теснее, чем у любой планеты в Солнечной системе. Один годовой оборот она проходит всего за 6,25 суток. Халид Баркауи (Khalid Barkaoui) из Льежского университета и его коллеги оценили массу и размер планеты, подсчитав ее плотность.

Эта величина составила лишь около 0,059 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения: средняя плотность Земли — 5,51 г/см3; Юпитера — 1,33 г/см3, бутылочной пробки — 0,2 г/см3, а сладкой сахарной ваты — 0,05 г/см3. Таким образом, WASP-193b оказалась в несколько раз легче пробки и немногим плотнее сладкой ваты. Впрочем, это все-таки не новый рекорд. Планеты с минимально известной плотностью известны в системе Kepler-51, плотность двух из них еще ниже — около 0,03 г/см3.

Планеты с экстремальными характеристиками встречаются нечасто и остаются исключениями. Однако они позволяют понять общий «галактический контекст», в котором существует наша Солнечная система, лучше разобраться в процессах, которые ведут к появлению миров с разными свойствами. Так, предполагается, что подобные «рыхлые» планеты могут образовываться из-за слишком тесного сближения газового гиганта со своей звездой, что ведет к нагреванию и «раздуванию» его внешних оболочек.

С другой стороны, такой механизм не позволяет «рыхлым» планетам существовать долго. Потоки частиц и излучения должны приводить к эрозии их атмосферы за считанные десятки миллионов лет. Поэтому теоретически миры, подобные WASP-193b, должны встречаться лишь у совсем молодых звезд, тогда как WASP-193 уже около шести миллиардов лет. Возможно, это противоречие можно считать доводом в пользу необычной гипотезы, согласно которой само существование экстремально «рыхлых» экзопланет — лишь иллюзия, связанная с наличием системы колец.

Новое исследование показывает, что причудливая экзопланета с металлическими облаками, из которых на ее раскаленную поверхность льется титановый дождь, - самая сверкающая планета из когда-либо обнаруженных. Она размером с Нептун и действует как гигантское зеркало, отражая свет обратно к своей родной звезде, которая расположена необычно близко к блестящему миру. По словам ученых, ее существование считалось невозможным.

Экзопланета, названная LTT9779 b, была обнаружена в 2020 году исследователями, работающими на космическом аппарате NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Газовый гигант, который находится примерно в 260 световых годах от Земли, примерно в пять раз массивнее нашей планеты и обращается вокруг своей солнцеподобной звезды каждые 19 часов. Только 1 из 200 солнцеподобных звездных систем содержит экзопланету с орбитой, которая длится менее одного земного дня; эти миры известны как планеты с ультракоротким периодом обращения.

В новом исследовании, опубликованном 10 июля в журнале Astronomy and Astrophysics, исследователи более внимательно изучили LTT9779 b с помощью космического аппарата Characterising Exoplanet Satellite (Cheops) Европейского космического агентства. Команда обнаружила, что обращенная к солнцу сторона планеты отражает около 80% падающего на нее звездного света, что является самым высоким альбедо, или отражательной способностью, планеты, когда-либо наблюдавшейся.

Для примера, Земля отражает только около 30% солнечного света, который попадает на нашу планету, несмотря на то, что она в основном покрыта водой и имеет полярные шапки с высокой отражающей способностью.

Секрет высокого альбедо LTT9779 b заключается в металлических облаках, которые, как полагают исследователи, состоят преимущественно из силиката — или стекла — и титаната, соли, содержащей титан. Когда исследователи впервые обнаружили экзопланету, они предположили, что ее непосредственная близость к своей звезде предотвратит образование облаков, потому что там слишком жарко, чтобы эти материалы могли конденсироваться в облако атмосфера планеты, вероятно, достигает температуры, превышающей 2000 градусов Цельсия.

Но атмосфера планеты, вероятно, содержит такое большое количество силикатных и титанатных газов, что они могут превращаться в жидкости, подобно тому, как водяной пар может образовывать мини-облака в ванной, если вы оставите душ включенным достаточно долго, пишут исследователи.

Металлические облака LTT9779 b также объясняют одну из загадочных особенностей экзопланеты — ее размер. До сих пор все известные планеты с ультракоротким периодом жизни были либо газовыми гигантами, которые намного больше Юпитера, либо каменистыми планетами размером не больше Земли. В результате эксперты считали, что газовые гиганты меньшего размера, такие как LTT9779 b, не могут существовать так близко к своей родной звезде.

Но даже с ее блестящей защитой LTT9779 b, скорее всего, была больше Юпитера, когда сформировалась. С тех пор, по предположению исследователей, планета подвергалась эрозии и существенно сократилась в размерах.

До сих пор самой блестящей известной планетой во Вселенной была Венера, которая отражает 75% солнечного света благодаря высокоотражающему слою облаков. Когда-то считалось, что облака Венеры содержат фосфин, газ, вырабатываемый микроорганизмами на Земле, что намекало на то, что на планете может быть внеземная жизнь. Но эта спорная идея о обитаемости Венеры была развенчана исследованием 2022 года.

Из-за экстремальных температур LTT9779 b и кипящего металлического дождя также кажется маловероятным, что зеркальный мир может инопланетную жизнь.

Исследователи использовали комплекс радиотелескопов ALMA для наблюдения за системой PDS 70. Это молодая звезда в созвездии Центавра, расположенная на расстоянии 370 световых лет от Солнца. Ранее астрономы подтвердили наличие в этой системе двух экзопланет PDS 70b и PDS 70c — газовых гигантов, напоминающих Юпитер. Анализ архивных наблюдений показал наличие облака осколков на орбите PDS 70b, где ожидается существование троянских планет.

Трояны занимают на орбите области вокруг точек Лагранжа, где объединенное гравитационное притяжение звезды и планеты стабилизирует положение тел с пренебрежимо малой массой. У одной из таких точек астрономы зафиксировали слабый сигнал, указывающий на то, что там может находиться облако обломков, масса которого примерно в два раза больше лунной. Исследователи считают, что оно связано с уже существующим или только формирующим экзопланетным миром.

Трояны (каменистые тела, которые делят одну орбиту с планетой) распространены в Солнечной системе. Самые известные из них — троянские астероиды Юпитера. Это облако из более 12 000 тел, движущихся по орбите крупнейшей планеты нашей системы. Теоретические модели показали, что подобные объекты и даже крупные троянские планеты могут существовать и у других систем, но до сих пор ученым не удавалось их обнаружить.

Оригинал статьи

Исследователи использовали метод астрометрии для поиска экзопланет. Этот подход позволяет измерять малозаметные изменения положения родительской звезды относительно других звезд в течение многих лет, связанные с гравитационным притяжением от объектов, вращающихся по ее орбите. Хотя масса экзопланеты AF Зайца b гораздо меньше, чем у ее звезды, ее движения вызывали колебания, которые были обнаружены в данных наблюдений спутников Hipparcos и Gaia за 25 лет.

Чтобы сделать прямое изображение планеты, исследователи использовали адаптивную оптическую систему обсерватории Кека. Подавив с помощью коронографа свет, исходящий от звезды, исследователи смогли наблюдать источник, который светится примерно в 10 тыс. раз слабее. Прямые изображения, полученные командой Франсона, показали, что масса AF Lep b примерно в три раза превышает массу Юпитера.

Исследователи отмечают, что прямое наблюдение экзопланет — сложная задача, до сих пор известно не более двух десятков планет, открытых этим способом. Традиционно для обнаружения далеких миров используется транзитный метод — частичное затмение планетой собственной звезды, но в этом случае видна не сама планета, а только последствия ее движения.

Сочетание астрометрии и прямых наблюдений может помочь астрономам находить экзопланеты, которые было трудно найти с помощью альтернативных методов. Например, те, которые находились слишком далеко от своей звезды, имели слишком малую массу или не имели орбит, обращенных с ребра, чтобы вызывать затмение, видимое с Земли.

Источник iopscience