Телескоп «Хеопс» увидел уникальную экзопланету в системе Ню² Волка

С помощью охотника за экзопланетами – телескопа «Хеопс» Европейского космического агентства (ESA) – астрономы неожиданно увидели третью планету с периодом оборота в 100 дней, проходящую перед звездой, пока наблюдали за транзитами двух других планет в системе Ню² Волка, сообщает пресс-служба Института астрофизики Канарских островов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Яркая, похожая на Солнце, звезда Ню² Волка (Nu2 Lupi), за чьими планетами наблюдал «Хеопс», находится на расстоянии около 50 световых лет от Земли, в созвездии Волка. В 2019 году спектрограф HARPS Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили обнаружил три экзопланеты в этой системе – b, c и d. По массе они находятся между Землей и Нептуном. Планеты совершают целый оборот вокруг звезды за 11,6, 27,6 и 107,6 дней соответственно. Впоследствии спутник НАСА TESS, предназначенный для обнаружения транзитных планет, увидел, как две внутренние планеты, b и c, проходят через Ню² Волка.

«Транзитные системы, такие как Ню² Волка, имеют большое значение для нашего понимания того, как формируются и развиваются планеты, потому что мы можем подробно сравнить несколько планет вокруг одной яркой звезды, – объясняет Летиция Делрез, исследователь из Льежского университета (Бельгия), ведущий автор статьи. – Наша идея состояла в том, чтобы продолжить предыдущие исследования Ню² Волка и наблюдать с помощью "Хеопса" планеты b и c, проходящие перед звездой, но во время транзита планеты c мы были поражены, увидев неожиданный транзит планеты d, который находится дальше всех от звезды». 

Транзиты планет дают ценную возможность изучить их атмосферы, орбиты, размеры и состав. Транзит, или прохождение, – это астрономическое явление, когда проходящая планета блокирует крошечную, но заметную часть света своей звезды, когда проходит перед ней, и именно эта крошечная капля света привела исследователей к их открытию. Поскольку экзопланеты с длинными периодами обращаются на орбите далеко от своих звезд, возможность обнаружить планеты во время транзита действительно очень мала, что делает открытие с помощью телескопа «Хеопс» неожиданным открытием. 

Инструменты «Хеопса» позволили определить, что радиус планеты d примерно в 2,5 раза больше радиуса Земли, и ее орбитальный период вокруг звезды чуть больше 107 дней. Кроме того, используя архивные наблюдения с наземных телескопов, они определили, что масса планеты d в 8,8 раз больше массы нашей планеты.

«Количество излучения звезды, падающего на планету d, довольно мало по сравнению со многими другими известными экзопланетами. Если бы она находилась в нашей Солнечной системе, Ню² Волка d двигалась бы по орбите между Меркурием и Венерой, – цитируют в пресс-релизе авторов работы. – В сочетании с ее яркой родительской звездой, ее длинным орбитальным периодом и идеальной ситуацией для наблюдения это означает, что планета d очень интересна: это исключительный объект, не имеющий известного эквивалента, и он, безусловно, будет фундаментальным объектом для будущих исследований».

Большинство открытых к настоящему времени экзопланет с длительным транзитом в основном вращаются вокруг звезд, слишком тусклых для того, чтобы можно было проводить подробные наблюдения, а это означает, что ученые еще мало знают о свойствах этих планет. Ню² Волка, однако, достаточно яркая звезда, чтобы быть привлекательным объектом для наблюдений с помощью таких телескопов как «Хаббл» НАСА/ЕКА, будущий космический телескоп «Джеймс Уэбб», а также для крупных наземных обсерваторий.

Объединив новые данные «Хеопса» с архивными данными других обсерваторий, исследователи установили, что планета b в основном каменистая, а планеты c и d, по-видимому, имеют большое количество воды, окруженной водородом и газом гелием. Фактически, планеты c и d содержат намного больше воды, чем Земля: четверть массы каждой из них составляет вода, в то время как на Земле вода занимает менее 0,1% массы планеты. Но вода на планетах c и d не является жидкостью – она существует в виде либо льда под высоким давлением, либо водяного пара высокой температуры. Хотя ни одна из этих планет не будет пригодной для жизни, их разнообразие делает эту систему очень интересной и дает большие возможности ученым для следующих открытий. 

[Иллюстрация: ESA]