Астрономы Массачусетского технологического института и других университетов обнаружили новую многопланетную систему в нашей галактической окрестности, которая находится всего в 10 парсеках, или около 33 световых лет, от Земли, что делает ее одной из самых близких известных многопланетных систем к нашей собственной.
В центре системы находится маленькая и холодная М-карликовая звезда HD 260655, и астрономы обнаружили, что на ней расположены по меньшей мере две планеты земного размера. Каменистые миры, скорее всего, непригодны для жизни, поскольку их орбиты относительно тесные, что подвергает планеты воздействию температур, слишком высоких для поддержания жидкой воды на поверхности.
Тем не менее, ученые рады этой системе, поскольку близость и яркость ее звезды позволит им ближе рассмотреть свойства планет и признаки наличия у них атмосферы.
"Обе планеты в этой системе считаются одними из лучших объектов для изучения атмосферы из-за яркости своей звезды", - говорит Мишель Кунимото, постдок Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института и один из ведущих ученых. "Есть ли вокруг этих планет атмосфера, богатая летучими веществами? И есть ли признаки наличия воды или углеродных видов? Эти планеты - фантастический полигон для таких исследований".
Команда представит свое открытие сегодня на заседании Американского астрономического общества в Пасадене, Калифорния. В состав команды из Массачусетского технологического института входят Кэтрин Хессе, Джордж Рикер, Сара Сигер, Ави Шпорер, Роланд Вандерспек и Джоэл Вилласен, а также сотрудники из институтов по всему миру.
Новая планетная система была первоначально обнаружена спутником НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - миссией под руководством Массачусетского технологического института, которая предназначена для наблюдения за ближайшими и самыми яркими звездами и обнаружения периодических провалов в свете, которые могут сигнализировать о прохождении планеты.
В октябре 2021 года Кунимото, член научной группы TESS Массачусетского технологического института, отслеживала поступающие данные со спутника, когда заметила пару периодических провалов в свете звезды, или транзитов, от звезды HD 260655.
Она прогнала обнаруженные сигналы через систему научной проверки спутника, и вскоре сигналы были классифицированы как два объекта интереса TESS, или TOIs - объекты, отмеченные как потенциальные планеты. Те же сигналы были обнаружены и Центром научных операций по обработке данных (SPOC), официальной системой поиска планет TESS, расположенной в НАСА Эймс. Ученые обычно планируют провести последующие исследования с помощью других телескопов, чтобы подтвердить, что эти объекты действительно являются планетами.
Процесс классификации и последующего подтверждения новых планет часто может занять несколько лет. В случае с HD 260655 этот процесс был значительно сокращен благодаря архивным данным.
Вскоре после того, как Кунимото определил две потенциальные планеты вокруг HD 260655, Шпорер попытался выяснить, наблюдалась ли эта звезда ранее другими телескопами. По счастливой случайности HD 260655 была включена в обзор звезд, сделанный эшелле-спектрометром высокого разрешения (HIRES), инструментом, который работает в составе обсерватории Кека на Гавайях. HIRES наблюдал эту звезду, а также множество других звезд с 1998 года, и исследователи смогли получить доступ к общедоступным данным обзора.
HD 260655 также была включена в другой независимый обзор CARMENES - прибора, работающего в составе обсерватории Калар Альто в Испании. Поскольку эти данные были закрытыми, команда обратилась к членам HIRES и CARMENES с целью объединить их данные.
"Такие переговоры иногда бывают весьма деликатными", - отмечает Шпорер. "К счастью, команды согласились работать вместе. Это человеческое взаимодействие почти так же важно для получения данных [как и сами наблюдения]".
В итоге совместные усилия быстро подтвердили наличие двух планет вокруг HD 260655 примерно за шесть месяцев.
Чтобы подтвердить, что сигналы от TESS действительно исходили от двух орбитальных планет, исследователи просмотрели данные HIRES и CARMENES по этой звезде. Оба исследования измеряют гравитационное колебание звезды, также известное как ее радиальная скорость.
"Каждая планета, вращающаяся вокруг звезды, будет иметь небольшое гравитационное притяжение к своей звезде", - объясняет Кунимото. "Мы ищем любое незначительное движение звезды, которое может указывать на то, что объект с планетарной массой притягивается к ней".
На основе обоих наборов архивных данных исследователи обнаружили статистически значимые признаки того, что сигналы, обнаруженные TESS, действительно были двумя орбитальными планетами.
"Тогда мы поняли, что у нас есть что-то очень интересное", - говорит Шпорер.
Затем команда более внимательно изучила данные TESS, чтобы определить свойства обеих планет, включая их орбитальный период и размер. Они определили, что внутренняя планета, получившая название HD 260655b, обращается вокруг звезды каждые 2,8 дня и примерно в 1,2 раза больше Земли. Вторая внешняя планета, HD 260655c, движется по орбите каждые 5,7 дня и в 1,5 раза больше Земли.
На основе данных о радиальных скоростях, полученных с помощью HIRES и CARMENES, исследователи смогли рассчитать массу планет, которая напрямую связана с амплитудой, с которой каждая планета тянет свою звезду. Они обнаружили, что внутренняя планета примерно в два раза массивнее Земли, а внешняя - около трех земных масс. Исходя из их размера и массы, команда оценила плотность каждой планеты. Внутренняя, меньшая планета немного плотнее Земли, а внешняя, большая планета - немного менее плотная. Обе планеты, исходя из их плотности, скорее всего, земные или каменистые по составу.
Исследователи также оценили, основываясь на их коротких орбитах, что поверхность внутренней планеты имеет температуру 710 кельвинов (818 градусов по Фаренгейту), а внешней - около 560 К (548 градусов по Фаренгейту).
"Мы считаем, что этот диапазон находится за пределами обитаемой зоны, слишком горячей для существования жидкой воды на поверхности", - говорит Кунимото.
"Но в системе может быть больше планет", - добавляет Шпорер. "Существует множество многопланетных систем с пятью или шестью планетами, особенно вокруг таких маленьких звезд, как эта. Надеюсь, мы найдем больше, и одна из них может оказаться в обитаемой зоне. Это оптимистичное мышление".
Это исследование было частично поддержано НАСА, Обществом Макса Планка, Высшим советом научных исследований, Министерством экономики и конкуренции и Европейским фондом регионального развития.
