Театр теней, созданный экзопланетой и ее звездой

Планета, которая скрывается в газопылевом облаке вокруг звезы TW Гидры, рассказала о себе чуть-чуть больше, чем другие экзопланеты: у ученых есть даже фотографии ее тени. Пока это самое наглядное свидетельство существования планеты у другой звезды, которым могут похвастаться астрономы. 

Нажмите на фото для просмотра анимации

Поиск экзопланет — сложное занятие. До сих пор у человечества нет ни одной фотографии планет из других звездных систем, хотя ученые уверены в существовании уже тысяч подобных объектов. Как правило о том, что вокруг звезды вертится каменный или газовый шарик, можно узнать по небольшому изменению яркости звезды, которое наблюдается, когда планета проходит между Землей и своим светилом. Это замечают не на снимках, а по уменьшению пиков на экранах приборов.

Но фотографии, которые анализировала группа астрономов из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, оказались чуть более «говорящими» чем полученные ранее: на них можно разглядеть тень, которую планета отбрасывает на облако газа и пыли, окружающее звезду TW Гидры.

TW Гидры находится относительно недалеко от нас: от Земли ее отделяет меньше 200 световых лет. Звезде 8 миллионов лет (нашему Солнцу почти вдвое меньше), но массы их почти одинаковы. Снимок удалось найти, просмотрев архивы космического телескопа «Хаббл» за последние 18 лет.

Фото, найденное среди сотен тысяч других фотографий «Хаббла», оказалось уникальным: на нем четко была видна затемненная область в середине газопылекого облака, диском растянувшегося вокруг звезды. Диаметр затененной области пространства, по расчётам руководителя исследовательской группы Джона Дебс (John Debes), составляет около 65 миллиардов километров.Вывод о том, что тень отбрасывает именно экзопланета, сделали не сразу. Первой подсказкой для астрономов стало смещение тени по поверхности диска. Первые данные, попавшие в руки ученых, были получены «Хабблом» в 2005 году, но их было недостаточно.

Тогда астрономы обратились к архивам спектрометров «Хаббла» за прошедшие и последующие годы. Оказалось, что тень движется по газопылевому облаку против часовой стрелки. В 2016 году она вернулась обратно на позицию, в которой ее впервые заметили в 2000 году. 16-летний период поразил ученых. Они были склонны считать, что тень — это часть облака, однако для структуры на краю облака 16 лет — слишком маленький период обращения. Тогда Джон Дебс пришел к выводу, что затемнение на снимках — не сам физический объект, а тень чего-то, что находится к звезде так близко, что его не могут разглядеть ни «Хаббл», ни любой другой земной телескоп.

Догадку о планетном происхождении тени подтвердили наблюдения, сделанные с помощью чилийского телескопа ALMA. Данные ALMA показали, что газопылевое облако вокруг TW Гидры подвержено некоторым колебаниям. Объяснить эти колебания можно гравитационным эффектом планеты. По оценкам ученых, планета должна находиться на расстоянии от своей звезды, примерно равном расстоянию от Земли до Солнца, а ее масса должна приблизительно равняться массе Юпитера, чтобы гравитации планеты хватило на «раскачивание» облака. А последние данные ALMA показывают тонкую нить пустоты в облаке, которая может быть следом планеты, расчищающей себе путь сквозь газ и пыль.

Результаты исследования астрономы представили на конференции Американского астрономического общества 7 января.