Як "пекельна планета" стала такою гарячою: нові вимірювання щодо планети 55 Cnc e

Нове дослідження проливає світло на те, як "пекельна планета" стала такою диявольськи гарячою та як інші екзопланети можуть стати занадто спекотними для життя. Цей кам'янистий світ, 55 Cnc e (прозваний "Янссен"), обертається навколо своєї зірки так близько, що рік триває лише 18 годин, його поверхня є гігантським лавовим океаном, а нутрощі можуть бути сповнені алмазів.

Також інформація про це відкриття тут.

Останні дані були отримані завдяки новому інструменту під назвою EXPRES, який зробив надточні вимірювання світла зірки Янссена, відомої як Коперник або 55 Cnc. Вимірювання світла злегка зміщувалися у міру переміщення Янссена між Землею і зіркою (ефект схожий на те, як наш Місяць закриває Сонце під час сонячного затемнення).

Проаналізувавши ці вимірювання, астрономи виявили, що Янссен рухається орбітою Коперника вздовж екватора зірки - на відміну від інших планет Коперника, які перебувають на настільки різних орбітальних шляхах, що навіть ніколи не перетинаються між зіркою та Землею.

Про результати своєї роботи дослідники повідомили 8 грудня в журналі Nature Astronomy.

Із цього випливає, що Янссен, імовірно, сформувався на відносно холоднішій орбіті, розташованій далі, і з часом повільно опускався до Коперника. У міру наближення Янссена сильніше гравітаційне тяжіння Коперника змінило орбіту планети.

"Ми дізналися про те, як ця багатопланетна система - одна із систем з найбільшою кількістю планет, які ми знайшли, - досягла свого нинішнього стану", - говорить провідна авторка дослідження Лілі Чжао, наукова співробітниця Центру обчислювальної астрофізики (CCA) Flatiron Institute у Нью-Йорку.

Навіть на своїй первісній орбіті планета "найімовірніше, була настільки гарячою, що ніщо з того, про що ми знаємо, не змогло б вижити на її поверхні", - каже Чжао. Проте нові знахідки можуть допомогти вченим краще зрозуміти, як формуються та переміщаються планети з плином часу. Така інформація дуже важлива для з'ясування того, наскільки поширені у Всесвіті середовища, подібні до Землі, і, отже, наскільки численним може бути позаземне життя.

Зрештою, наша Сонячна система - єдине місце у космосі, де, як ми знаємо, існує життя. Вона також плоска як млинець - усі планети обертаються в межах кількох градусів одна від одної, утворившись з одного й того самого диска газу та пилу. Коли місії з пошуку екзопланет почали виявляти світи навколо далеких зірок, вони знайшли безліч планет, які не оберталися навколо своїх зірок-господарів по плоскій площині. У зв'язку з цим виникло питання, чи дійсно наша Сонячна система, схожа на млинець, є рідкістю.

Планетарна система Коперника, яка знаходиться на відстані 40 світлових років від Землі, представляє особливий інтерес з огляду на її вивченість і складність: 5 екзопланет обертаються навколо зірки головної послідовності (найпоширеніша категорія зірок) у бінарній парі з червоною карликовою зіркою. Фактично, Янссен була першою "суперземлею", виявленою навколо зірки головної послідовності. Хоча за щільністю Янссен схожий на Землю і, найімовірніше, кам'янистий, він приблизно у вісім разів масивніший та вдвічі ширший.

Після відкриття та підтвердження, Янссен став першим відомим прикладом ультракороткоперіодичної планети. Мінімальний радіус орбіти Янссена становить близько 2 мільйонів кілометрів. (Для порівняння, радіус орбіти Меркурія становить 46 мільйонів кілометрів, а Землі - близько 147 мільйонів). Орбіта Янссена настільки щільно прилягає до Коперника, що спочатку деякі астрономи сумнівалися в її існуванні.

Визначення шляху Янссена навколо Коперника може багато розповісти про історію планети, але провести такі вимірювання неймовірно складно. Астрономи вивчали Янссена, вимірюючи падіння яскравості Коперника щоразу, коли планета проходить між зіркою та Землею.

Цей метод не дає змоги визначити, у якому напрямку рухається планета. Щоб з'ясувати це, астрономи використовують той самий ефект Доплера, який застосовується в камерах контролю швидкості. Коли джерело світла рухається до вас, довжина хвилі світла, яке ви бачите, коротша (і, отже, блакитніша). Коли воно віддаляється, частота зміщується ширше, і світло стає червонішим.

Під час обертання Коперника половина зірки повертається до нас, а інша половина віддаляється. Це означає, що половина зірки трохи блакитніша, а інша половина - трохи червоніша (а простір посередині не зрушений). Тому астрономи можуть відстежувати орбіту Янссена, вимірюючи, коли вона блокує світло з червонішого боку, синішого боку і незміненої середини.

Однак результуюча різниця у зоряному світлі майже незмірно мала. Фахівці намагалися зробити це й раніше, але не могли точно визначити орбітальний шлях планети. Прорив у новому дослідженні стався завдяки спектрометру EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) на телескопі Lowell Discovery Telescope в Аризоні. Відповідно до своєї назви, спектрометр забезпечує точність, необхідну для того, щоб помітити крихітні червоні та сині зміщення світла.

Вимірювання EXPRES показали, що орбіта Янссена приблизно збігається з екватором Коперника, що робить Янссен унікальним серед своїх побратимів.

Попереднє дослідження припускає, що близька орбіта червоного карлика призвела до зміщення планет щодо Коперника.

У новому дослідженні вчені припускають, що взаємодія між небесними тілами змістила Янссен до його пекельного сучасного місця розташування. У міру наближення Янссена до Коперника гравітація зірки ставала дедалі домінантнішою. Оскільки Коперник обертається, відцентрова сила змусила його середню частину трохи випинатися назовні, а верх і низ - сплющитися. Ця асиметрія вплинула на гравітацію, що відчувається Янссеном, притягнувши планету до більш товстого екватора зірки.

Висвітливши історію Янссена, Чжао та її колеги тепер планують вивчати інші планетні системи. "Ми сподіваємося знайти планетні системи, схожі на нашу", - каже вона, - "і краще зрозуміти ті системи, про які ми знаємо".

на русском языке