Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойКосмосВ гармоническом ритме: расшифровка «неразрешимой загадки» шестипланетной системы

В гармоническом ритме: расшифровка «неразрешимой загадки» шестипланетной системы

- Advertisement -

Международная группа астрономов использовала спутники CHEOPS и TESS, чтобы обнаружить систему из шести планет, вращающихся вокруг звезды HD110067 в уникальном гармоническом резонансе. Эту редкую находку, включающую цепочку резонансов 3:2 и 4:3, поначалу было сложно расшифровать, но в конечном итоге она была решена, что позволило выявить точные периоды обращения планет.

Международное сотрудничество астрономов, использующих CHEOPS и Тэсс космические спутники, в том числе члены NCCR PlanetS из Бернский университет и Женевский университет обнаружили ключевую новую систему из шести транзитных планет, вращающихся вокруг яркой звезды в гармоническом ритме. Это редкое свойство позволило команде определить орбиты планет, которые изначально казались неразрешимой загадкой.

Сотрудничество и методология

CHEOPS — это совместная миссия ЕКА и Швейцарии под руководством Бернского университета в сотрудничестве с Женевским университетом. Благодаря сотрудничеству с учёными, работающими с данными из НАСАС помощью спутника TESS международная команда смогла обнаружить планетную систему, вращающуюся вокруг соседней звезды HD110067. Отличительной чертой этой системы является цепочка резонансов: планеты вращаются вокруг своей родительской звезды в совершенной гармонии. В состав исследовательской группы входят исследователи из Бернского и Женевского университетов, которые также являются членами Национального центра компетенции в области исследований (NCCR) PlanetS. Результаты недавно были опубликованы в журнале Природа.

Планеты системы HD110067 вращаются вокруг звезды в очень точном вальсе. Когда ближайшая к звезде планета совершает вокруг нее три полных оборота, вторая делает за это же время ровно два. Это называется резонансом 3:2.

«Среди более чем 5000 экзопланет, обнаруженных на орбитах других звезд, помимо нашего Солнца, резонансы не являются редкостью, как и системы с несколькими планетами. Однако крайне редко удается обнаружить системы, в которых резонансы охватывают такую ​​длинную цепочку из шести планет», — отмечает доктор Хью Осборн, научный сотрудник CHEOPS в Бернском университете, руководитель программы наблюдений CHEOPS, участвовавшей в исследовании, и соавтор программы CHEOPS. автор публикации.

Именно так обстоит дело с HD110067, чьи планеты образуют так называемую «резонансную цепочку» в последовательных парах резонансов 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 и 4:3, в результате чего ближайшая планета завершает шесть орбит, а самая дальняя планета — одну.

Иллюстрация художника, изображающая шесть недавно открытых планет, вращающихся вокруг своей звезды в резонансе. Фото: Роджер Тибо (NCCR PlanetS)

Казалось бы, неразрешимая головоломка

Хотя изначально благодаря их транзитам было обнаружено несколько планет, точное расположение планет поначалу было неясно. Однако точный гравитационный танец позволил команде учёных разгадать загадку HD110067. Профессор Адриен Леле из Женевского университета, отвечающий за анализ орбитальных резонансов и соавтор исследования, объясняет: «Транзит происходит, когда планета, с нашей точки зрения, проходит перед своей звездой-хозяином, блокируя небольшую долю звездного света, создавая видимое снижение его яркости».

Из первых наблюдений, проведенных спутником НАСА TESS, удалось определить, что две внутренние планеты, называемые «b» и «c», имеют орбитальные периоды 9 и 14 дней соответственно. Однако по остальным четырем обнаруженным планетам нельзя было сделать никаких выводов, поскольку было замечено, что две проходили транзит один раз в 2020 году и один раз в 2022 году с большим двухлетним разрывом в данных, а две другие проходили транзит только один раз в 2022 году.

Решение загадки этих четырех дополнительных планет наконец начало появляться благодаря наблюдениям с помощью космического телескопа ХЕОПС. В то время как TESS нацелен на постепенное сканирование всего неба в поисках экзопланет с коротким периодом обращения, CHEOPS представляет собой целевую миссию, фокусирующуюся на одной звезде за раз с исключительной точностью. «Наши наблюдения CHEOPS позволили нам обнаружить, что период планеты «d» составляет 20,5 дней. Кроме того, это исключило множество возможностей для оставшихся трех внешних планет: «e», «f» и «g», — рассказывает Осборн.

Впечатление художника о ХЕОПСЕ. Фото: © ESA / ATG medialab.

Предсказание точного вальса планет

Именно тогда команда поняла, что три внутренние планеты HD110067 танцуют в точной цепочке резонансов 3:2, 3:2: когда самая внутренняя планета вращается вокруг звезды девять раз, вторая вращается шесть раз, а третья планета четыре раза. раз.

Затем команда рассмотрела возможность того, что три другие планеты также могут быть частью цепочки резонансов. «Это привело к появлению десятков возможностей для их орбитального периода», — объясняет Леле, — «но объединив существующие данные наблюдений TESS и CHEOPS с нашей моделью гравитационного взаимодействия между планетами, мы могли исключить все решения, кроме одного: 3:2. , 3:2, 3:2, 4:3, 4:3 цепочка». Таким образом, ученые смогли предсказать, что три внешние планеты («e», «f» и «g») имеют орбитальные периоды 31, 41 день и 55 дней.

Это предсказание позволило запланировать наблюдения с помощью различных наземных телескопов. Были замечены дальнейшие транзиты планеты «f», что показало, что это было именно то место, где теория предсказала это на основе резонансной цепочки. Наконец, повторный анализ данных TESS выявил два скрытых транзита, по одному от каждой из планет «f» и «g», точно в то время, которое ожидалось в предсказаниях, подтверждая периоды шести планет. Дополнительные наблюдения CHEOPS за каждой планетой, и в частности за планетой «е», запланированы в ближайшем будущем.

Иллюстрация спутника НАСА для исследования транзитной экзопланеты (TESS). Фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.

Ключевая система будущего

Из нескольких систем резонансных цепочек, обнаруженных к настоящему времени, CHEOPS внес большой вклад в понимание не только HD110067, но и TOI-178. Другим хорошо известным примером системы резонансной цепи является система TRAPPIST-1, в которой находятся семь каменистых планет. Однако TRAPPIST-1 — маленькая и невероятно тусклая звезда, что затрудняет любые дополнительные наблюдения. С другой стороны, HD110067 более чем в 50 раз ярче, чем TRAPPIST-1.

«Ключевым является тот факт, что планеты в системе HD110067 были обнаружены транзитным методом. Пока они проходят перед звездой, свет также фильтруется через атмосферы планет», — отмечает Джо Энн Эггер, аспирантка Бернского университета, которая рассчитала состав планет с использованием данных CHEOPS и соавтор исследования. Это свойство позволяет астрономам определять химический состав и другие свойства атмосфер. Поскольку требуется много света, яркая звезда HD110067 и вращающиеся вокруг нее планеты являются идеальной целью для дальнейших исследований по характеристике планетарных атмосфер.

«Суб-Нептун Планеты системы HD110067, по-видимому, имеют небольшую массу, что позволяет предположить, что они могут быть богаты газом или водой. Будущие наблюдения, например, с Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), по атмосфере этих планет можно было бы определить, имеют ли планеты каменистые или богатые водой внутренние структуры», — заключает Эггер.

Подробнее об этом открытии:

  • Разгадка тайны резонанса шести планет
  • Странное открытие системы шести планет в идеальной гармонии

Ссылка: «Резонансный секступлет субнептунов, проходящих транзитом по яркой звезде HD 110067» Р. Люке, Х. П. Осборна, А. Леле, Э. Палле, А. Бонфанти, О. Баррагана, Т. Г. Уилсона, К. Брога, А. Коллиер Кэмерон, М. Лендл, ПФЛ Макстед, Ю. Алиберт, Д. Гандольфи, Ж.-Б. Делисл, М.Дж. Хутон, Дж.А. Эггер, Г. Новак, М. Лафарга, Д. Рапетти, Дж. Д. Твикен, Дж. К. Моралес, И. Карлео, Дж. Орелл-Мигель, В. Адибекян, Р. Алонсо, А. Алькасим, П. Дж. Амадо , Д. Р. Андерсон, Г. Англада-Эскуде, Т. Бэнди, Т. Барчи, Д. Баррадо Наваскес, SCC Баррос, В. Баумйоханн, Д. Бейлисс, Дж. Л. Бин, М. Бек, Т. Бек, В. Бенц, Н. Билло, X. Бонфилс, Л. Борсато, А. В. Бойл, А. Брандекер, Э. М. Брайант, Дж. Кабрера, С. Карраско-Гаксиола, Д. Шарбонно, С. Чарноз, Д. Р. Чиарди, У. Д. Кочран, К. А. Коллинз, И. Дж. М. Кроссфилд , Сз. Чизмадиа, П.Е. Кубильос, Ф. Дай, М.Б. Дэвис, Х.Дж. Диг, М. Делей, А. Делин, Л. Дельрес, О.Д.С. Деманжон, Б.-О. Демори, Д. Эренрайх, А. Эриксон, Э. Эспарса-Борхес, Б. Фальк, А. Фортье, Л. Фоссати, М. Фридлунд, А. Фукуи, Ж. Гарсия-Мехиа, С. Гилл, М. Гиллон, Э. Гоффо, Й. Гомес Макео Чу, М. Гюдель, Э. В. Гюнтер, М. Н. Гюнтер, А. П. Хатцес, Ч. Хеллинг, К.М. Гессен, С.Б. Хауэлл, С. Хойер, К. Икута, К.Г. Исаак, Дж. М. Дженкинс, Т. Кагетани, Л. Л. Кисс, Т. Кодама, Дж. Корт, К. У. Ф. Лам, Дж. Ласкар, Д. У. Лэтэм, А. Лекавелье де Этангс, Дж. П. Д. Леон, Дж. Х. Ливингстон, Д. Магрин, Р. А. Мэтсон, Э. К. Мэтьюз, К. Мордасини, М. Мори, М. Мояно, М. Мунари, Ф. Мургас, Н. Нарита, В. Насимбени, Г. Олофссон , Х.Л.М. Осборн, Р. Оттензамер, И. Пагано, Х. Парвиайнен, Г. Питер, Дж. Пиотто, Д. Поллакко, Д. Келос, С. Н. Куинн, А. Квирренбах, Р. Рагаццони, Н. Рандо, Ф. Ратти , Х. Рауэр, С. Редфилд, И. Рибас, Г. Р. Рикер, А. Рудат, Л. Сабин, С. Салмон, Н. К. Сантос, Г. Скандариато, Н. Шанче, Дж. Э. Шлидер, С. Сигер, Д. Сегрансан, А. Шпорер, А.Е. Саймон, А.М.С. Смит, С.Г. Соуза, М. Сталпорт, Гай. М. Сабо, Н. Томас, А. Тусон, С. Удри, А. М. Вандербург, В. Ван Эйлен, В. Ван Гротель, Дж. Вентурини, И. Уолтер, Н. А. Уолтон, Н. Ватанабэ, Дж. Н. Винн и Т. Зингалес , 29 ноября 2023 г., Природа.
DOI: 10.1038/s41586-023-06692-3

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме