Загадочная система из шести экзопланет

Используя комбинацию телескопов, астрономы обнаружили систему, состоящую из шести экзопланет, пять из которых вращаются в редком ритме вокруг своей центральной звезды. Исследователи полагают, что эта  система может дать важные подсказки о том, как планеты, в том числе в Солнечной системе, образуются и развиваются.

Когда команда впервые наблюдала TOI-178, звезду на расстоянии около 200 световых лет в созвездии Скульптора, они подумали, что заметили две планеты, вращающиеся вокруг неё по одной орбите. Однако при более внимательном рассмотрении обнаружилось совсем другое. «В ходе дальнейших наблюдений мы поняли, что не две планеты вращаются вокруг звезды, а несколько планет в совершенно особой конфигурации», - говорит Адриен Лелеу из Университета Женевы и Университета Берна, Швейцария.

Созвездие Скульптора. Красной окружностью обведена область, где обнаружена система TOI-178.

Новое исследование показало, что система может похвастаться шестью экзопланетами и что все, кроме ближайшей к звезде, движутся по своим орбитам в ритмическом танце. Другими словами, они находятся в резонансе. Это означает, что есть закономерности, которые повторяются, когда планеты вращаются вокруг звезды. Аналогичный резонанс наблюдается на орбитах трех спутников Юпитера: Ио, Европы и Ганимеда. За одно и то же время Ио, ближайшая к Юпитеру из трех, совершает четыре полных оборота вокруг Юпитера, Европа - два, а Ганимед - один. То есть три луны Юпитера находятся в резонансе 4: 2: 1.

В планетной системе TOI-178 резонанс более сложный - 18: 9: 6: 4: 3.

Этот танец резонирующих планет даёт ключ к разгадке прошлого системы. «Орбиты в этой системе очень хорошо упорядочены, что говорит нам о том, что эта система развивалась довольно плавно с момента своего рождения, - объясняет соавтор Янн Алиберт из Бернского университета. - Если бы система была серьезно нарушена в начале своей жизни, например, в результате гигантского удара, эта хрупкая конфигурация орбит не сохранилась бы».

Посмотрите анимацию, где ритмическое движение планет вокруг центральной звезды представлено через музыкальную гармонию. Каждой планете присвоена нота, которая воспроизводится, когда планета совершает либо один полный оборот, либо половину оборота. Если планеты выравниваются в точках своей орбиты, они звучат вместе. Как тут не вспомнить о музыке сфер, о которой рассуждали ещё древнегреческие мыслители!

Интересные факты о системе TOI-178:

1. «Но даже если орбиты расположены аккуратно и упорядоченно, плотности планет гораздо более беспорядочные, - рассказывает Натан Хара из Университета Женевы, Швейцария. - В нашей Солнечной системе, например, планеты аккуратно расположены: более плотные скалистые планеты расположены ближе к центральной звезде, а "пушистые" газовые планеты с низкой плотностью - дальше. В системе TOI-178 рядом с  планетой такой же плотной, как Земля, есть планета с плотностью вдвое меньшей Нептуна, за которой следует планета с плотностью Нептуна. Это не то, к чему мы привыкли». 

«Этот контраст между ритмической гармонией орбитального движения и беспорядочной плотностью определенно бросает вызов нашему пониманию формирования и эволюции планетных систем» , - говорит Лелеу.

2. Планеты вращаются вокруг своей центральной звезды намного ближе и намного быстрее, чем Земля вращается вокруг Солнца. Самая быстрая (самая внутренняя планета) совершает оборот по орбите всего за пару дней, а самая медленная занимает примерно в десять раз больше времени. Шесть планет имеют размеры от одного до трех раз больше Земли, а их масса в 1,5-8 раз больше массы Земли. Некоторые планеты каменистые, но больше Земли - эти планеты ученые называют "Суперземли". Другие - это газовые планеты, как и внешние планеты в нашей Солнечной системе, но они намного меньше - их называют "Мини-Нептунами".

Хотя ни одна из шести найденных экзопланет не находится в обитаемой зоне звезды, исследователи предполагают, что, продолжая резонансную цепочку, они могут найти дополнительные планеты, которые могут существовать в этой зоне или очень близко к ней. Большой телескоп Европейской Южной Обсерватории (ESO), который должен начать работать в этом десятилетии, сможет напрямую получать изображения каменистых экзопланет в обитаемой зоне звезды и даже характеризовать их атмосферы, предоставляя возможность познакомиться с такими системами, как TOI-178, даже за короткое время.

Будем ждать новых результатов!

По материалам Европейской Южной Обсерватории (ESO)