Шестипланетная система идеально настроена – Мир физики

Обнаружена редкая система из шести экзопланет, каждая меньше Нептуна, но больше Земли, орбиты которых резонируют друг с другом. Систему открыли астрономы под руководством Рафаэль Люк из Чикагского университета, которые предполагают, что планеты оставались нетронутыми в этой конфигурации с момента их образования миллиард лет назад.

Планетарная сокровищница также предоставляет одну из лучших возможностей для характеристики «мини-Нептунов», загадочного класса планет, отсутствующих в Солнечной системе.

Планеты вращаются вокруг оранжевой звезды HD 110067, которая находится на расстоянии около 100 световых лет от нас. Две самые внутренние планеты, получившие название b и c, были открыты НАСА. Транзитный спутник Exoplanet Survey (ТЭСС) миссия. Затем Люке и его коллеги заметили, что орбиты планет b и c находятся в резонансе. Это связано с тем, что их орбитальные периоды 9.114 дней и 13.673 дней имеют соотношение 2:3. В данных было и еще кое-что — странные транзиты, которые нельзя было отнести к планетам b или c.

Учитывая резонансные орбиты b и c, можно было предположить, что если бы в системе HD 110067 были другие транзитные планеты, то они могли бы иметь общие орбитальные резонансы. Использование событий транзита в качестве отправной точки и предположение, что любая третья планета под названием d может также иметь орбитальное соотношение 2:3 с планетой C, позволило команде предсказать, когда планета d может пройти в следующий раз. За этим последовало заявление Европейского космического агентства. ЧЕОПС телескоп и открыл планету, как и было предсказано.

По орбитальному периоду планеты d, который составляет 20.519 дней, команда Люке затем смогла предсказать четвертую планету под названием e, с орбитой в 30.793 дня, которая находится в резонансе 2:3 с планетой d и которая соответствует одной из неназначенных планет. транзиты, замеченные TESS.

Углы Лапласа

В данных TESS все еще было несколько необъяснимых транзитов. Чтобы выяснить, каким планетам принадлежали эти транзиты, команда Люке воспользовалась сложными правилами резонансных орбит, сформулированными математиком восемнадцатого века Пьером-Симоном Лапласом, который изучал резонансные орбиты некоторых спутников Юпитера.

Как и спутники Юпитера, планеты HD 110067 «всегда должны находиться под определенными углами друг к другу, чтобы любые возмущения, которые они оказывают друг на друга, не могли расти», — говорит член команды. Эндрю Кольер Кэмерон из Университета Сент-Эндрюс, который сосредоточился на измерении масс планет с помощью метода лучевых скоростей.

Углы, на которые ссылается Кэмерон, называются углами Лапласа, и они обеспечивают стабильную конфигурацию орбит. Любые отклонения от них привели бы к возрастанию со временем гравитационных возмущений. В результате планеты будут выброшены из резонанса и, вполне возможно, отправлены на пересекающиеся орбиты, где они могут столкнуться.

Оценив, какими должны быть углы Лапласа, команда Люке смогла предсказать, что планеты f и g будут иметь орбитальные периоды 41.0575 и 54.7433 дня соответственно. Они соответствовали двум оставшимся необъяснимым транзитам в данных Кеплера. Каждая пара планет e и f, а также f и g имеет орбитальный резонанс 3:4.

Существует вероятность того, что вокруг HD 110067 на более широких орбитах в пределах обитаемой зоны звезды вращается еще больше планет. Однако если планет больше, то ни TESS, ни CHEOPS не зафиксировали транзита. Это означает, что попытка найти седьмую или восьмую планету будет «слепым поиском», говорит Люке. «Но если бы нам повезло и мы нашли дополнительную планету, то, безусловно, она была бы очень интересна из-за ее потенциальных перспектив обитаемости».

Однако в ближайшее время перспектив поиска новых планет нет. Например, если бы на 75-дневной орбите находилась планета, CHEOPS пришлось бы наблюдать HD 110067 хотя бы в течение этого времени, чтобы наблюдать один транзит. Однако, как объясняет Люке, соблюдение времени очень ценно; «Мы предпочитаем вкладывать ресурсы наблюдений в уточнение параметров известных планет системы».

Характеристика планет

Вместо этого дальнейшая работа над системой будет включать уточнение параметров известных планет, что зависит от измерения их масс. Радиус каждой планеты определяется тем, сколько звездного света они блокируют при прохождении перед звездой — их размер варьируется от 1.9 до 2.85 радиуса Земли. Массы определяются с помощью измерений лучевой скорости, которые показывают, как планеты заставляют звезду колебаться. Зная их радиус и массу, можно рассчитать плотность планет. Имеют ли планеты плотную атмосферу, может определить космический телескоп Джеймса Уэбба.

На данный момент массы были получены только для трех планет, а именно планет b (5.69 массы Земли), d (8.52 массы Земли) и f (5.04 массы Земли). Это было сделано с помощью ХАРПС-Север инструмент на Национальный телескоп Галилео на Канарских островах и в КАРМЕНЕС спектрограф на 3.5 метра Обсерватория Калар-Альто в Испании.

«Оставшиеся три планеты все еще находятся в зоне действия наших возможностей обнаружения», — говорит Кэмерон. В частности, звездная активность может маскировать сигналы лучевых скоростей планет. «Поэтому следующее, что нужно сделать, — это глубже изучить лучевые скорости, чтобы мы могли определить массы планет».

В туманности Ориона обнаружены пары планет-изгоев

Измерения времени прохождения предоставляют еще один способ измерения планетарных масс. Когда планеты вращаются вокруг своей звезды, их гравитация может притягивать друг друга назад или ускорять друг друга, что приводит к небольшим расхождениям в том, когда планеты проходят транзит. Размер несоответствия определяется гравитационным притяжением, а значит, и их массой.

Независимо от того, на что похожи эти планеты, примечательно лишь их существование на резонансных орбитах. Теория предполагает, что планеты образовались в результате этих резонансов. Обычно эти резонансы затем разрушаются гравитационными возмущениями от проходящих звезд или мародерствующих планет-гигантов, но в районе HD 110067 этого, похоже, не произошло.

«При наличии динамически стабильной среды эта идеалистическая планетная система может сформироваться и, что еще более примечательно, может существовать в течение очень долгого времени», — говорит Кэмерон.

Таким образом, HD 110067 может стать окном во времени, сохранив конфигурацию, которую планеты имели сразу после их формирования.

Результаты описаны в природа.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/