Ученые обнаружили три горячих мира больше Земли, вращающихся вокруг молодой версии нашего Солнца, - пишет eurekalert.org со ссылкой на The Astronomical Journal.
Используя наблюдения со спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), международная группа астрономов обнаружила три горячих мира больше Земли, вращающихся вокруг гораздо более молодой версии нашего Солнца под названием TOI 451. Система находится в недавно обнаруженном потоке Рыб-Эридан, - совокупности звезд менее 3% возраста нашей Солнечной системы, простирающаяся на одну треть неба.
Планеты были обнаружены на изображениях TESS, сделанных в период с октября по декабрь 2018 года. Последующие исследования TOI 451 и его планет включали наблюдения, сделанные в 2019 и 2020 годах с помощью космического телескопа НАСА Spitzer, который с тех пор был выведен из эксплуатации, а также многих наземных удобства. Архивные инфракрасные данные со спутника NASA Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), собранные в период с 2009 по 2011 год под его предыдущим названием WISE, предполагают, что система сохраняет холодный диск из пыли и каменистых обломков. Другие наблюдения показывают, что у TOI 451, вероятно, есть два далеких звездных спутника, кружащих друг над другом далеко за пределами планет.
«Эта система позволяет астрономам поставить много галочек, - сказала Элизабет Ньютон, доцент кафедры физики и астрономии Дартмутского колледжа в Ганновере (штат Нью-Гэмпшир), руководившая исследованием. - Ей всего 120 миллионов лет и она всего в 400 световых лет от нас, что позволяет детально наблюдать за этой молодой планетной системой. А поскольку есть три планеты, размер которых от двух до четырех раз превышает размер Земли, они представляют собой особенно многообещающие цели для проверки теорий о том, как планетные атмосферы эволюционируют».
Звездные потоки образуются, когда гравитация нашей галактики Млечный Путь разрывает звездные скопления или карликовые галактики. Отдельные звезды движутся по исходной орбите скопления, образуя вытянутую группу, которая постепенно расходится.
В 2019 году команда под руководством Стефана Мейнгаста из Венского университета использовала данные миссии Gaia Европейского космического агентства, чтобы открыть поток Рыбы-Эридан, названный в честь созвездий, содержащих наибольшее скопление звезд. Протяженность потока через 14 созвездий составляет около 1300 световых лет. Однако первоначально установленный для этого потока возраст был намного больше, чем мы думаем сейчас.
Позже в 2019 году исследователи под руководством Джейсона Кертиса из Колумбийского университета в Нью-Йорке проанализировали данные TESS для десятков участников потока. Более молодые звезды вращаются быстрее, чем их старые коллеги, и у них также, как правило, есть заметные звездные пятна - более темные и более холодные области, такие как солнечные пятна. По мере того, как эти пятна вращаются, появляются и исчезают из поля зрения, они могут вызывать небольшие изменения яркости звезды, которые может измерить TESS.
Измерения TESS показали неопровержимые доказательства наличия звездных пятен и быстрого вращения среди звезд потока. Основываясь на этом результате, Кертис и его коллеги обнаружили, что возраст ручья всего 120 миллионов лет - аналогично знаменитому скоплению Плеяд и в восемь раз моложе, чем предыдущие оценки. Масса, молодость и близость потока Рыбы-Эридан делают его захватывающей фундаментальной лабораторией для изучения образования и эволюции звезд и планет.
«Благодаря тому, что TESS охватывает почти все небо, измерения, которые могли бы поддержать поиск планет, вращающихся вокруг членов этого потока, были уже доступны нам, когда поток был идентифицирован, - сказала Джесси Кристиансен, соавтор статьи и заместитель научного сотрудника, возглавляющая Архив экзопланет НАСА - учреждение для исследования миров за пределами нашей солнечной системы, которым управляет Калтех в Пасадене (Калифорния). - Данные TESS будут и дальше позволять нам расширять границы того, что мы знаем об экзопланетах и их системах».
Молодая звезда TOI 451, более известная астрономам как CD-38 1467, находится примерно в 400 световых годах от нас в созвездии Эридана. Она имеет 95% массы нашего Солнца, но на 12% меньше, немного холоднее и излучает на 35% меньше энергии. TOI 451 вращается каждые 5,1 дня, что более чем в пять раз быстрее Солнца.
TESS обнаруживает новые миры, ища транзиты - небольшие регулярные затемнения, которые возникают, когда планета проходит перед своей звездой с нашей точки зрения. Транзиты со всех трех планет очевидны в данных TESS. Команда Ньютона получила измерения от Спитцера, которые подтвердили выводы TESS и помогли исключить возможные альтернативные объяснения. Дополнительные последующие наблюдения были получены из обсерватории Лас-Камбрес - глобальной сети телескопов со штаб-квартирой в Голете, Калифорния - и телескопа Perth Exoplanet Survey Telescope в Австралии.
Даже самая далекая планета звезды TOI 451 вращается в три раза ближе к ней, чем, например, Меркурий - к Солнцу. Поэтому все эти миры довольно горячие и негостеприимные для жизни, какой мы ее знаем. Оценки температуры колеблются от примерно 2200 градусов по Фаренгейту (1200 градусов по Цельсию) для самой близкой к звезде планеты до примерно 840 F (450 градусов по Цельсию) для самой удаленной планеты.
TOI 451 b обращается каждые 1,9 дня, она примерно в 1,9 раза больше Земли, а ее расчетная масса колеблется от 2 до 12 масс Земли. Следующая планета, TOI 451 c, совершает оборот по орбите каждые 9,2 дня, она примерно в три раза больше Земли и имеет массу от 3 до 16 масс Земли. Самый дальний и самый большой мир, TOI 451 d, обращается вокруг звезды каждые 16 дней, в четыре раза больше нашей планеты и весит от четырех до 19 масс Земли.
Астрономы ожидают, что планеты такого размера сохранят большую часть своей атмосферы, несмотря на сильное тепло от ближайшей звезды. Различные теории эволюции атмосферы к тому времени, когда планетная система достигает возраста TOI 451, предсказывают широкий спектр свойств. Наблюдение за светом звезд, проходящим через атмосферы этих планет, дает возможность изучить эту фазу развития и может помочь в ограничении существующих моделей.
«Измеряя звездный свет, проникающий в атмосферу планеты на разных длинах волн, мы можем сделать вывод о ее химическом составе и наличии облаков или высокогорной дымки, - сказала Элиза Кинтана, астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. - Планеты TOI 451 представляют собой отличные цели для таких исследований с помощью телескопа Хаббла и будущего космического телескопа Джеймса Уэбба».
Наблюдения WISE показывают, что система необычайно ярка в инфракрасном свете, невидимом для человеческого глаза, на длинах волн 12 и 24 микрометров. Это предполагает наличие диска обломков, где скалистые тела, похожие на астероиды, сталкиваются и превращаются в пыль. Хотя Ньютон и ее команда не могут определить размер диска, они представляют его как диффузное кольцо из камней и пыли с центром примерно на таком же расстоянии от звезды, как Юпитер от нашего Солнца.
Исследователи также исследовали слабую соседнюю звезду, которая
появляется примерно в двух пикселях от TOI 451 на изображениях
TESS. Основываясь на данных Gaia, команда Ньютона определила, что
эта звезда является гравитационно связанным компаньоном,
расположенным так далеко от TOI 451, что ее свету требуется 27
дней, чтобы добраться туда. Фактически, исследователи считают,
что спутник, вероятно, представляет собой двойную систему из двух
карликовых звезд M-типа, каждая из которых имеет около 45% массы
Солнца и излучает только 2% ее энергии.
[Фото: eurekalert.org]
