Шест екзопланети бяха забелязани в космически валс около близка звезда

Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. Изследвайте вселената с новини за завладяващи открития, научни постижения и други.

CNN
—

Астрономите са използвали два различни спътника за откриване на екзопланети, за да разрешат космическа мистерия и да разкрият рядко семейство от шест планети, разположени на около 100 светлинни години от Земята. Това откритие може да помогне на учените да разкрият тайните на планетарното формиране.

Шестте външни планети се въртят около ярка, подобна на слънце звезда, наречена HD110067, разположена в съзвездието Coma Berenice в северното небе. По-големи от Земята, но по-малки от Нептун, планетите попадат в малко разбрана категория, наречена Нептунови планети, които обикновено се намират в орбита около подобни на Слънцето звезди в Млечния път. Планетите, означени от b до g, обикалят около звездата в небесен танц, известен като орбитален резонанс.

Съществуват забележими модели, когато планетите завършват своите орбити и упражняват гравитационни сили една върху друга, според проучване, публикувано в сряда в списанието Списание Природа. За всеки шест орбити, извършени от планета b, планетата, която е най-близо до звездата, най-отдалечената планета g завършва една орбита.

Когато планета c прави три завъртания около звездата, планетата d прави две завъртания, а когато планета e прави четири завъртания, планетата f прави три завъртания.

Този хармоничен ритъм създава резонансна верига, където шестте планети са подравнени на всеки няколко орбити.

Това, което прави това планетарно семейство необичайно откритие, е, че малко се е променило от формирането на системата преди повече от милиард години и това откритие може да хвърли светлина върху еволюцията на планетите и произхода на доминиращите подпланети. В нашата родна галактика.

Изследователите за първи път забелязаха звездната система през 2020 г., когато сателитът за изследване на транзитната екзопланета на НАСА, или TESS, откри спадове в яркостта на HD110067. Потапянето в звездната светлина често показва, че планета преминава между своята звезда-домакин и наблюдаващ спътник, докато планетата се движи по своята орбитална траектория. Откриването на тези спадове в яркостта, известно като транзитен метод, е една от основните стратегии, които учените използват за идентифициране на екзопланети чрез наземни и космически телескопи.

Астрономите определиха орбиталните периоди на две планети около звездата от тези данни от 2020 г. Две години по-късно TESS отново наблюдава звездата и доказателствата сочат различни орбитални периоди за тези планети.

Когато наборите от данни не бяха събрани, астрономът и водещ автор на изследването Рафаел Люк и някои негови колеги решиха да погледнат отново звездата, използвайки различен сателит – сателит. Характеристика на сателит на екзопланета на Европейската космическа агенцияИли Хуфу. Докато TESS се използва за наблюдение на части от нощното небе за кратки цели на наблюдение, Khufu се използва за наблюдение на една звезда наведнъж.

„Тръгнахме да търсим сигнали между всички възможни периоди от време, през които тези планети могат да преминат“, каза Луки, постдокторант в катедрата по астрономия и астрофизика в Чикагския университет.

Той каза, че данните, събрани от Хуфу, са помогнали на екипа да разреши „детективската история“, инициирана от TESS. Хуфу успя да определи наличието на трета планета в системата, което беше решаващо за потвърждаване на орбиталните периоди на другите две планети, както и техния ритмичен резонанс.

След като екипът съпостави останалите необясними данни от TESS с наблюденията на Хеопс, те откриха другите три планети, обикалящи около звездата. Последващи операции с помощта на наземни телескопи потвърдиха съществуването на планетите.

Времето, отделено на Хуфу за наблюдение на звездата, помогна на астрономите да отсеят смесени сигнали от данните на TESS, за да определят колко планети преминават пред звездата и ехото от техните орбити.

„Хуфу ни даде тази резонансна формация, която ни позволи да предвидим всички други периоди. Ако не беше това откровение от Хуфу, щеше да е невъзможно“, каза Локи.

Най-близката планета отнема малко повече от девет земни дни, за да завърши орбитата си около звездата, а най-отдалечената планета отнема около 55 дни. Всички планети имат по-бързи орбити около своята звезда от Меркурий, който отнема 88 дни, за да завърши една орбита около Слънцето.

Като се има предвид колко близо са до HD110067, планетите вероятно имат средни екстремни температури, подобни на Меркурий и Венера, вариращи между 332°F и 980°F (167°C и 527°C).

Образуването на планетарни системи, като нашата слънчева система, може да бъде бурен процес. Докато астрономите смятат, че планетите са склонни първоначално да се формират в резонанс около звезди, гравитационното влияние на масивните планети, техният сблъсък с преминаваща звезда или сблъсък с друго небесно тяло може да наруши хармоничния баланс.

Повечето планетни системи не са в резонанс и тези, съдържащи множество планети, които са запазили първоначалните си ритмични орбити, са редки, каза Луки, поради което астрономите искат да проучат HD110067 и неговите планети като „рядък фосил“ в детайли.

„Вярваме, че само около един процент от всички системи остават в резонанс“, каза Луки в изявление. „Показва ни първоначалното формиране на недокосната планетарна система.“

Това откритие е вторият път, когато Хуфу помага за откриването на планетарна система с орбитален резонанс. Първият, известен като TOI-178 обявен през 2021 г.

„По думите на нашия научен екип: Хуфу прави забележителните открития да изглеждат обикновени“, каза Максимилиан Гюнтер, учен от проекта Khufu на ESA, в изявление: „От трите известни резонансни системи с шест планети, сега това е втората открита.“ Хуфу и то само за три години операции.“

Системата може да се използва и за изследване на това как се формират субнептунови планети, казаха авторите на изследването.

Докато субнептуновите планети са често срещани в Млечния път, те не се срещат в нашата слънчева система. Между астрономите има малко съгласие за това как са се образували тези планети и от какво са направени, така че цяла система, съставена от субнептунови планети, може да помогне на учените да определят повече за техния произход, каза Луки.

Много екзопланети са открити в орбита около звезди джуджета, които са много по-хладни и по-малки от нашето Слънце, като нашата планета Известната система TRAPPIST-1 и нейните седем планетиБеше обявено през 2017 г. Докато системата TRAPPIST-1 съдържа и резонансна струна, слабостта на звездата-домакин затруднява наблюденията.

Но HD110067, чиято маса е 80% от тази на нашето Слънце, е най-ярката известна звезда и има повече от четири планети в своята орбита, така че наблюдението на системата е много по-лесно.

Първоначалните откривания на планетарна маса предполагат, че някои от тях имат подпухнала, богата на водород атмосфера, което ги прави идеални цели за изследване на космическия телескоп Джеймс Уеб. Докато звездната светлина преминава през планетарни атмосфери, Webb може да се използва за определяне на състава на всеки свят.

„Субнептуновите планети в системата HD110067 изглежда имат ниски маси, което показва, че те може да са богати на газ или вода. Бъдещи наблюдения, например, с помощта на космическия телескоп Джеймс Уеб, тези планетарни атмосфери могат да определят дали планетите имат скалисти или богати на вода интериори.