Астрономы обнаружили экзопланету с орбитальным периодом 27 000 лет

Каждая планета нашей Солнечной системы обладает значительно отличающимся от остальных орбитальным периодом вращения вокруг Солнца. Например, если у Земли один оборот вокруг звезды занимает 365,25 суток, то у того же Марса это занимает почти в два раза больше времени – 686,97 суток. У Юпитера и других газовых гигантов системы орбитальный период отличается еще сильнее, варьируясь от 11,86 года до 164,8 года. Но даже с учетом этого астрономы оказались не совсем готовы к тому, что существуют и такие системы, как, например, CVSO 30.

В данной звездной системе, расположенной примерно в 1200 световых годах от Земли, астрономы обнаружили два кандидата в экзопланеты. При обнаружении обоих объектов, масса каждого из которых в несколько раз превышает массу Юпитера, международная группа астрономов использовала транзитный, а также прямой метод наблюдения. Исследователи выяснили, что в то время, как орбитальный период одной планеты составляет менее 11 дней, другая планета делает полный оборот вокруг своей звезды только один раз в 27 000 (двадцать семь тысяч) лет!

Интересным данное открытие, безусловно, является не только потому, что смогло удивить ученых, но еще и потому, что при обнаружении планет внутри одной системы использовались сразу несколько не похожих друг на друга методов поиска.

К настоящему моменту большинство из более чем 2000 обнаруженных экзопланет были найдены с помощью непрямых методов наблюдения. Речь в первую очередь идет о так называемом транзитном методе наблюдения, позволяющем определить наличие планеты путем наблюдения за изменением яркости звезды, которое происходит вследствие прохода планеты перед своей звездой, а также методом измерения угловой скорости, позволяющем обнаружить планету благодаря выявлению гравитационных эффектов, которые она оказывает на звезду.

Так вот, одна из планет данной системы — CVSO 30b – массой в 5-6 раз больше массы Юпитера была обнаружена астрономами в 2012 году с помощью транзитного метода наблюдения. Ученые выяснили, что планета расположена на дистанции в 1,2 миллиона километров от звезды (для сравнения: тот же Меркурий расположен в 58 миллионах километров от Солнца). Исследователи описывают планету как «горячий Юпитер».

Метод прямого наблюдения, в свою очередь, используется астрономами гораздо реже. К настоящему моменту с помощью него было обнаружено всего несколько экзопланет. Причиной этому служит то, что отражающийся от атмосферы планеты свет, как правило, недостаточно ярок и сливается на фоне света ее родной звезды, что затрудняет наблюдение. Кроме того, данный метод очень требователен к использованию очень качественного и высокоточного оборудования. Тем не менее, по сравнению с непрямыми методами поиска, он может быть более эффективным, когда речь идет о наблюдении за объектами, расположенными в более удаленных регионах своих звездных систем.

Благодаря совместному усилию международной команды астрономов, использовавших телескопы Обсерватории Кека на острове Гавайи, Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили, а также мощности испанской обсерватории Калар-Альто, была обнаружена планета CVSO 30c, расположенная на дистанции примерно в 666 астрономических единиц от своей звезды.

Детали об этом открытии опубликованы в онлайн-библиотеке Arxiv.org. В своей статье ученые, представляющие такие престижные институты, как Межамериканская обсерватория Серро-Тололо, Йенская обсерватория, Европейское космическое агентство, а также Институт астрономии общества Макса Планка, рассказали о методах, которые они использовали для открытия экзопланеты, и объяснили важность этого открытия.

Наблюдение за звездой CVSO 30 двумя разными методами позволило найти нового кандидата в экзопланеты

«[Объекты 30b и 30c] сами по себе являются весьма необычными. CVSO 30b представляет собой первую обнаруженную с помощью транзитного метода экзопланету, чей возраст составляет всего около 2,5 миллиона лет. Впервые она была описана в 2012 году. Все остальные обнаруженные до нее аналогичным образом планеты были гораздо старше. На несколько сотен миллионов лет. Для нас оказалось настоящей неожиданностью, что у нее имеется планетарный сосед, находящийся как минимум в 662 астрономических единицах от звезды, что примерно равно 662 дистанциям от Земли до Солнца, и при этом обладающий массой, составляющей всего 0,4 от солнечной. Согласно стандартной модели, планеты формируются из диска, окружающего звезду. Однако мы еще никогда не видели, чтобы возле звезд с такой малой массой имелся достаточно крупный диск для формирования подобного объекта», — объясняет руководитель проекта и сотрудник Гамбургского университета, а также Йенской обсерватории Тобиас Шмидт.

Другими словами, это означает, что астрономы совсем не ожидали обнаружить две экзопланеты с массой в несколько раз больше массы Юпитера, оборачивающиеся вокруг столь маленькой звезды, как CVSO 30. Однако обнаружение двух экзопланет с такой разницей в дистанции между ними и их звездой оказалось для ученых еще более удивительным.

Прибегнув к высококонтрастным фотометрическим и спектроскопическим данным наблюдений с помощью Очень большого телескопа, телескопа Кека и обсерватории Калар-Альто, международная группа исследователей смогла обнаружить планету CVSO 30c с помощью так называемой системы Lucky Imaging. Система автоматически выбирает только те кадры одного и того же участка неба, которые были получены в такие редкие счастливые моменты, когда искажения от атмосферы были минимальны.

Коричневый карлик спектрального класса T в представлении художника

В результате ученые нашли экзопланету с очень широкой орбитой и массой в 4-5 раз больше Юпитера. На поверку оказалось, что планета тоже является весьма молодой. Ее возраст составляет менее 10 миллионов лет. Более того, спектроскопические данные указали на ее весьма необычный синий цвет, в то время как большинство остальных кандидатов в экзопланеты, как правило, были представлены в красном диапазоне спектра.

Ученые отмечают, что CVSO 30c является самой молодой планетой такого класса, которую к тому же удалось обнаружить напрямую. Дальнейшее исследование CVSO 30c показало, что, вероятнее всего, она является первым обнаруженным «транзитным объектом L-T-класса», возраст которого менее 10 миллионов лет. Обычно к транзитным объектам L-T-класса относят коричневые карлики – объекты слишком большие для того, чтобы можно было рассматривать их в качестве планеты, и в то же время слишком маленькие, чтобы их можно было рассматривать в качестве звезд. Как правило, их находят окруженными массивными облаками из газа и пыли либо полностью лишенными какого-либо окружения.

Исследователи предполагают, что находящаяся в паре с планетой CVSO 30b (которая невероятно близко расположена к звезде той же системы) экзопланета CVSO 30c, скорее всего, изначально сформировалась в другом месте, а затем со временем существенно удалилась от своей звезды. По крайней мере других догадок имеющиеся у нас модели планетарного формирования, к сожалению, не дают. Однако профессор Шмидт отмечает, что данное предположение хотя бы пытается объяснить определенно странную природу этих экзопланет.

Важность открытия также связана с тем, что это первый случай, когда для поиска планет внутри одной системы сразу использовалось два метода наблюдения – транзитный и прямой. Причем в данном случае полезными оказались сразу оба метода.

«Транзитный метод и метод измерения лучевых скоростей имеют недостатки. Например, не позволяют найти планеты возле молодых звезд, так как повышенная активность молодых звезд создает проблемы в наблюдениях. CVSO 30b оказалась самой первой и самой молодой планетой, обнаруженной с помощью этих методов. Метод прямого наблюдения, в свою очередь, лучше всего подходит для поиска и исследования молодых планет, так как они еще только завершают процесс своего окончательного формирования и, следовательно, обеспечивают еще достаточно собственного света для наблюдения. Нам очень повезло, что помимо внешней планеты, очень далеко расположенной от своей звезды, нам удалось найти еще и планету, находящуюся очень близко к своей звезде в той же системе».

«Реальная же польза от одновременного использования транзитного метода и метода прямого наблюдения заключается в том, что наблюдения в таком случае становятся более детальными. Мы надеемся узнать побольше о природе ее формирования и в частности выяснить, как такие системы вообще образуются», — заключает Шмидт.