Динамика экзопланет: астрономы впервые зафиксировали изменение орбит в реальном времени

Астрономы выявили удивительную экзопланетную систему TOI-201, где орбитальные изменения происходят настолько интенсивно, что их можно отследить в режиме реального времени. Это открытие стало итогом кропотливой работы международного коллектива исследователей, объединивших данные антарктической обсерватории ASTEP, космического аппарата NASA TESS, сети наземных телескопов LCOGT, а также обсерваторий в ЮАР, Австралии и Чили.

Центральная звезда системы превосходит Солнце по массе и размерам примерно на 30%, при этом она значительно моложе — её возраст составляет всего десятую часть от возраста нашей Солнечной системы. В орбитальном танце вокруг светила участвуют три разнородных объекта.

Первый из них — каменистая «суперземля», чей вес в шесть раз превышает земной, а полный виток вокруг звезды занимает 5,8 суток. Второй — газовый гигант TOI-201b с массой, достигающей половины юпитерианской (164 земных массы), совершающий оборот за 53 дня. Третий компонент системы — массивный гигант, который в 16 раз тяжелее Юпитера (5000 масс Земли), движется по экстремально вытянутой, почти кометной орбите, замыкая цикл за 7,9 года.

Как подчеркивает профессор Амори Трио из Бирмингемского университета, архитектура TOI-201 кардинально отличается от привычных «спокойных» систем. Если для большинства звездных семейств характерны упорядоченные, близкие по параметрам орбиты в одной плоскости, то здесь мы наблюдаем хаотичное взаимодействие тел, обусловленное сильными гравитационными возмущениями.

Главным «дирижером» этой динамики выступает внешний массивный объект. Его сильно наклоненная и вытянутая орбита провоцирует мощные гравитационные колебания, влияющие на внутренние планеты. Это проявляется в дрейфе времени транзитов — моментов прохождения планет перед диском звезды — и смещении плоскостей их вращения. Система TOI-201 выглядит крайне нестабильной на фоне большинства экзопланетных миров, сохраняющих постоянство на протяжении эонов. По прогнозам ученых, уже через два столетия транзитный метод наблюдения за планетами этой системы станет невозможным из-за смещения их орбит.

Тристан Гийо из Обсерватории Лазурного берега отмечает, что, в отличие от копланарности нашей Солнечной системы, в TOI-201 господствует орбитальный беспорядок. Это дает астрономам редчайшую возможность воочию наблюдать процессы, сопровождающие ранние этапы формирования планетных систем.

Критически важный вклад в исследование внесла станция ASTEP, расположенная на антарктическом плато Конкордия на высоте 3200 метров. Суровые условия полярной ночи с температурами до −80 °C обеспечили идеальную стабильность для непрерывного мониторинга долгопериодических процессов.

Данные TESS зафиксировали редчайший транзит самого массивного объекта, а сеть наземных телескопов засекла гравитационный «рывок», который ощутила звезда в моменты максимального сближения с ним. Полученные сведения были дополнительно верифицированы с помощью данных космического телескопа ESA Gaia.

Профессор Трио вспоминает один из показательных моментов: во время наблюдений TOI-201b опоздал с началом транзита на 30 минут. Это отклонение стало первым явным свидетельством сложного гравитационного взаимодействия, которое позже подтвердило научное сообщество.

Примечательно, что орбитальные особенности TOI-201b делают его перспективным кандидатом для прямого измерения теплового излучения. Это позволит применить к нему несколько различных методик анализа, превращая планету в эталон для калибровки существующих моделей экзопланетной физики.

Источник: iXBT