Газовый гигант большой орбиты

Планета Kepler-421b, в представлении художника. Изображение: David A. Aguilar / CfA

Телескоп «Кеплер» установил новый рекорд и нашел экзопланету за пределами линии снега, утверждают астрономы

Александр Телишев

22 июля, 2014 12:10

7 мин

Орбитальная обсерватория «Кеплер» обнаружила в созвездии Лиры экзопланету с самым длительным периодом обращения вокруг звезды. Газовый гигант Kepler-421b, который совершает один виток вокруг своего солнца за 704 дня расположен за пределами так называемой линии снега — границы между теплой частью планетной системы, где вода в жидком виде, и более холодной областью, заполненной пылью, льдом и замороженными газами. Обнаружение столь далекой от звезды планеты, что считалось ранее невозможным, существенно расширяет кругозор «Кеплера» и его наследника TESS, сообщает пресс-служба Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

«Линия снега — критический элемент в современных теориях, описывающих процесс рождения планет. Астрономы давно считают, что все газовые гиганты должны формироваться за ее пределами. Kepler-421b — первый пример того, что такие планеты не мигрируют в более теплые регионы системы после рождения и остаются на месте. Ее обнаружение было счастливой случайностью — чем дальше от звезды расположена планета, тем меньше шансов, что она пройдет по диску светила и будет заметна для телескопов», — поясняет Дэвид Киппинг, один из авторов открытия из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже (США).

Киппинг и десяток других астрономов из различных исследовательских учреждений НАСА и университетов США изучали данные, собранные телескопом «Кеплер» за первые четыре года его работы на орбите. Он ищет планеты за пределами Солнечной системы при помощи так называемого транзитного метода, наблюдая за периодическими изменениями в яркости звезды. Благодаря особой конструкции и электронной начинке, «Кеплер» может одновременно следить за сотнями светил на стыке созвездий Лебедя и Лиры, лишь некоторые из которых становятся предметом интереса ученых.

Как правило, планетологов интересуют те звезды, яркость которых достаточно часто меняется, что указывает на присутствие одной или нескольких экзопланет рядом с ними. Частота таких «падений» в световой кривой светила напрямую зависит от расстояния между планетой и звездой. Чем ближе они находятся друг к другу, тем чаще планета совершает витки вокруг светила и проходит по его диску, что и вызывает периодические снижения яркости.

Поэтому большая часть планет, найденных «Кеплером» за время его работы на орбите, относится к числу «горячих юпитеров» и «горячих нептунов», «суперземель» или небольших каменистых тел, близко расположенных к светилу. До сегодняшнего дня главному космическому охотнику НАСА не удавалось найти газового гиганта или «суперземлю», расположенную в той части планетарной системы, где возможно существование замороженной воды и других летучих веществ. Многие планетологи сомневались в том, что вообще смогут сделать такие открытия, так как далекие от светил планеты смогут совершить лишь один-два витка за все время жизни «Кеплера» на орбите Земли.

Это предсказание не оправдалось — Киппингу и его научной команде удалось найти планету, расположенную за пределами космической линии снега, в массиве данных по звездам, которые автоматические алгоритмы анализа световых кривых посчитали не интересными для ученых. Результаты их анализа и доказательства существования планеты, получившей кодовое имя Kepler-421b, размещены в электронной библиотеке Корнеллского университета (arxiv. org) и будут в ближайшее время опубликованы в Astrophysical Journal.

Космическая линия снега в представлении планетологов. Источник: Addison Wesley / Pearson Education

Изучая данные, собранные «Кеплером» для нескольких сотен таких звезд, группа Киппинга обратила внимание на светило, известное в каталоге звезд из созвездий Лиры и Лебедя под непримечательным шифром KOI-1274 — желтый карлик, чуть меньший по размерам и яркости, чем Солнце. Он впервые привлек внимание ученых в 2013 году, когда американские планетологи под руководством Натальи Баталхи из Исследовательского центра НАСА имени Эймса нашли намеки на присутствие крупной и удаленной от светила планеты, совершающей один оборот вокруг него за почти земной год, 361 день. Дальнейшие наблюдения за KOI-1274 не подтвердили гипотезу, после чего команда «Кеплера» исключила эту звезду и планету из списка кандидатов.

Авторы статьи повторно проанализировали данные, собранные группой Баталхи, и добавили к ним результаты новых наблюдений за KOI-1274, полученные в последние месяцы перед поломкой «Кеплера» в мае 2013 года. Оказалось, что эта звезда действительно обладает далеким спутником-планетой, облик которой оказался совсем не таким, как это представляли себе Баталха и ее коллеги.

По расчетам группы Киппинга, найденная ими планета совершает один виток вокруг светила не за земной, а за марсианский год — рекордные для известных ученым экзопланет 704 дня. Она удалена от светила на достаточно большое расстояние — 1,2 астрономических единицы (средних дистанций между Землей и Солнцем). Kepler-421b примерно в четыре раза больше Земли по радиусу, и в десять-двадцать раз — по массе, что позволяет считать ее небольшим газовым гигантом вроде Нептуна или Урана.

Учитывая относительно небольшие размеры и светимость желтого карлика, она расположена или за линией снега, или прямо на ней. В пользу этого говорят низкие температуры на поверхности газового гиганта, не превышающие 135 градусов Кельвина, или 138 градусов Цельсия ниже нуля. Судя по косвенным признакам, находка Киппинга и его коллег похожа на Уран — как и седьмая планета Солнечной системы, Kepler-421b вращается вокруг светила, лежа на боку.

Как отмечают ученые, открытие двойника Урана за пределами Солнечной системы важно по нескольким причинам. Во-первых, это новый рекорд для «Кеплера». Во-вторых, оказалось, что орбитальный телескоп, как и его планируемая замена, обсерватория TESS, может на практике находить планеты, удаленные от светил и крайне редко пересекающие их диск. Дальнейшее изучение космических тел, по словам астрономов, поможет нам понять, как формируются внутренние и внешние подступы планетных систем. Кроме того, открытие Kepler-421b говорит в пользу того, что двойники Юпитера, Нептуна и Урана могут встречаться достаточно часто, вопреки последним оценкам НАСА — они просто слишком редко пересекают диск светила.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе