Астрономы впервые взвесили новорождённую планету

Молодая звезда быстро вращается и пульсирует, поэтому определить массу её планеты традиционным методом не удаётся.
Иллюстрация Engine House VFX, At-Bristol Science Centre, University of Exeter.

Два уникальных космических телескопа помогли определить массу молодой экзопланеты при помощи нового метода. Полученная информация позволит понять, как образуются другие миры. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy Игнасом Шнелленом (Ignas Snellen) и Энтони Брауном (Anthony Brown) из Лейденского университета в Нидерландах.

Традиционный способ измерения массы экзопланет связан с анализом спектра их родительских звёзд. Гравитация планеты заставляет звезду немного смещаться относительно своего среднего положения. Благодаря эффекту Доплера спектральные наблюдения позволяют измерить скорость этого движения и с её помощью вычислить массу изучаемой планеты.

Однако такой подход не срабатывает на молодых мирах, таких как бета Живописца b. Её родительской звезде, а следовательно, и самой планете, всего около 21 миллиона лет. (для сравнения: Земле около четырёх с половиной миллиардов). Нетрудно догадаться, что изучение столь юных систем может принести уникальную информацию о том, как они образуются. Однако именно в силу нежного возраста звезда имеет свойства, которые затрудняют определение массы её "детей".

"В системе беты Живописца планета фактически только сформировалась, – объясняет Шнеллен. – То есть мы можем получить сведения о том, как образуются планеты и как они ведут себя на ранних этапах своей эволюции. С другой стороны, звезда очень горячая, быстро вращается [вокруг своей оси] и пульсирует".

В силу такого "горячего нрава" юной звезды к её спутнику невозможно применить стандартный подход, связанный с анализом спектра. Поэтому авторы прибегли к методу, который никогда раньше не использовался для определения массы планет.

Речь идёт об очень точном измерении скорости движения звезды, но связанном не со спектром, а с её видимым перемещением по небу. Такого рода измерениями занимается уникальный космический телескоп-картограф Gaia.

Астрономы вычислили, как звезда должна смещаться в ходе своего движения вокруг центра Галактики, и нашли в наблюдениях ничтожные отклонения от этого сценария. Они, скорее всего, были вызваны именно гравитационным влиянием планеты. По этим "помехам" астрономы и вычислили массу новорождённого мира.

Данный метод не применялся прежде, потому что он требует точных сведений о положении звезды на небе в разные годы, ведь её видимое перемещение происходит довольно медленно. Второй релиз данных "Гайи" охватывает наблюдения, сделанные в 2014–2016 годах, и содержит около тридцати измерений координат беты Живописца. Однако этих сведений совершенно не достаточно для того, чтобы обнаружить отклонения от расчётной траектории из-за влияния планеты.

К счастью, ту же звезду в 1990–1993 годах наблюдал предшественник "Гайи" космический телескоп Hipparcos. В его данных сохранилось 111 измерений её положения. Два набора данных, разделённых интервалом в 25 лет, содержали достаточно информации о движении светила, чтобы определить массу планеты.

Согласно измерениям авторов, бета Живописца b имеет массу как 9–13 Юпитеров. Эти данные проливают некоторый свет на историю её рождения и, следовательно, на механизмы образования планет в целом. В частности, они согласуются с моделями, по которым планета образовалась из достаточно горячего вещества, а не из сравнительно холодного.

Авторы надеются, что по мере накопления данных "Гайей" использованный метод позволит определить массу многих известных планет, а также открыть ранее неизвестные.

К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже писали о бете Живописца b. Именно на ней другая группа астрономов опробовала новый метод поиска экзопланет.

Не обошли мы вниманием и тему новорождённых миров, рассказав, как астрономы запечатлели их следы с помощью "Очень Большого Телескопа" и радиотелескопа ALMA.

Сегодня