Система шести планет ідеально налаштована – Physics World

Було знайдено рідкісну систему з шести екзопланет, усі менші за Нептун, але більші за Землю, орбіти яких резонують одна з одною. Систему відкрили астрономи на чолі з Рафаель Люк Чиказького університету, які припускають, що планети залишалися непорушеними в цій конфігурації з моменту свого формування мільярд років тому.

Планетарна скарбниця також надає одну з найкращих можливостей для характеристики «міні-Нептунів», які є таємничим класом планет, відсутніх у Сонячній системі.

Планети обертаються навколо помаранчевої зірки під назвою HD 110067, яка знаходиться приблизно в 100 світлових роках від нас. Дві внутрішні планети, які отримали назву b і c, були відкриті NASA Транзитний супутник "Екзопланета" (TESS) місія. Потім Луке та його колеги помітили, що орбіти планет b і c перебувають у резонансі. Це пояснюється тим, що їхні орбітальні періоди 9.114 днів і 13.673 днів мають співвідношення 2:3. Було також щось інше в даних – шахрайські транзити, які не можна було віднести до планети b або c.

Враховуючи резонансні орбіти b і c, цілком зрозуміло, що якщо в системі HD 110067 є інші транзитні планети, то вони можуть мати спільний орбітальний резонанс. Використовуючи випадки транзиту як відправні точки та припустивши, що будь-яка третя планета під назвою d також може мати орбітальне співвідношення 2:3 із планетою c, дозволила команді передбачити, коли планета d може пройти наступним чином. Вони продовжили це з Європейським космічним агентством ЧЕПИ телескоп і відкрив планету, як передбачалося.

На підставі орбітального періоду планети d, який становить 20.519 дня, команда Луке змогла передбачити четверту планету під назвою e з 30.793-денною орбітою, яка перебуває в резонансі 2:3 з планетою d і яка збігалася з однією з непризначених. транзити, які бачить TESS.

Кути Лапласа

У даних TESS все ще було кілька незрозумілих транзитів. Щоб з’ясувати, до яких планет належали ці транзити, команда Луке скористалася перевагами складних правил резонансних орбіт, викладених математиком XVIII століття П’єром-Симоном Лапласом, який вивчав резонансні орбіти деяких супутників Юпітера.

Як і супутники Юпітера, планети HD 110067 «завжди повинні знаходитися під певними кутами одна від одної, щоб будь-які збурення, які вони впливають одна на одну, не могли рости», — каже член команди. Ендрю Кольєр Кемерон Університету Сент-Ендрюса, який зосередився на вимірюванні маси планет за допомогою техніки радіальних швидкостей.

Кути, на які посилається Кемерон, називаються кутами Лапласа, і вони забезпечують стабільну конфігурацію орбіт. Будь-які відхилення від них призведуть до зростання гравітаційних збурень з часом. У результаті планети будуть виведені з резонансу та, цілком ймовірно, будуть відправлені на орбіти, які перетинають одна одну, де вони можуть зіткнутися.

Оцінивши, якими повинні бути кути Лапласа, команда Люка змогла передбачити, що планети f і g матимуть орбітальні періоди 41.0575 і 54.7433 дня відповідно. Вони збігалися з двома непоясненими транзитами, які залишилися в даних Kepler. Кожна пара планет e і f, f і g має орбітальний резонанс 3:4.

Існує ймовірність того, що навколо HD 110067 на більш широких орбітах у зоні проживання зірки обертається ще більше планет. Однак, якщо планет більше, ні TESS, ні CHEOPS не зафіксували проходження. Це означає, що спроба знайти сьому чи восьму планету буде «сліпим пошуком», каже Луке. «Але якби нам пощастило і ми знайшли додаткову планету, то, звичайно, вона була б дуже цікава через потенційні перспективи придатності для життя».

Однак найближчим часом немає перспектив шукати більше планет. Якби була планета на 75-денній орбіті, наприклад, CHEOPS мав би спостерігати HD 110067 принаймні протягом цього часу, щоб спостерігати один транзит. Однак, як пояснює Луке, час спостереження дуже цінний; «Ми вважаємо за краще інвестувати ресурси спостереження в уточнення параметрів відомих планет у системі».

Характеристика планет

Натомість подальша робота над системою включатиме уточнення параметрів відомих планет, що залежить від вимірювання їх мас. Радіус кожної планети визначається залежно від того, скільки зоряного світла вони блокують, коли проходять попереду зірки – вони мають розмір від 1.9 до 2.85 радіуса Землі. Маси визначаються за допомогою вимірювань радіальної швидкості, які спостерігають, як планети змушують зірку коливатися. Коли відомі їхні радіус і маса, можна обчислити щільність планет. Те, чи мають планети щільну атмосферу, може визначити космічний телескоп Джеймса Вебба.

Поки що маси були отримані лише для трьох планет, зокрема планет b (5.69 маси Землі), d (8.52 маси Землі) і f (5.04 маси Землі). Це було зроблено за допомогою АРФІ-Півн інструмент на Національний телескоп Галілей на Канарських островах і Спектрограф КАРМЕНЕС на 3.5 метра Обсерваторія Калар Альто в Іспанії.

«Три планети, що залишилися, все ще трохи летять, якщо ми не можемо їх виявити», — каже Кемерон. Зокрема, зоряна активність може маскувати сигнали променевої швидкості планет. «Тож наступне, що потрібно зробити, це проштовхнутися глибше з радіальними швидкостями, щоб ми могли визначити маси планет».

Пари планет-шахраїв знайшли блукаючими в туманності Оріона

Вимірювання часу проходження забезпечує інший спосіб вимірювання маси планет. Коли планети обертаються навколо своєї зірки, їх гравітація може відтягувати одна одну або пришвидшувати одна одну, що призводить до невеликих розбіжностей у тому, коли планети проходять транзит. Розмір розбіжності визначається силою тяжіння, а отже, і їх масою.

Незалежно від того, якими є ці планети, їхнє існування лише на резонансних орбітах є помітним. Теорія припускає, що планети утворилися в цих резонансах. Зазвичай ці резонанси потім руйнуються гравітаційними збуреннями від зірок, що пролітають повз, або планет-гігантів-мародерів, але навколо HD 110067 цього, здається, не сталося.

«Враховуючи динамічно стабільне середовище, ця ідеалістична планетарна система може сформуватися, і, що більш дивно, вона може фактично вижити дуже довго», — каже Кемерон.

Таким чином, HD 110067 може забезпечити вікно в часі, зберігаючи конфігурацію, яку планети мали відразу після свого формування.

Знахідки описані в природа.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/