Астрономы впервые взвесили новорождённую планету

Молодая звезда быстро вращается и пульсирует, поэтому определить массу её планеты традиционным методом не удаётся.

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.

Составное изображение системы беты Живописца по данным двух телескопов Европейской Южной обсерватории.

Составное изображение системы беты Живописца по данным двух телескопов Европейской Южной обсерватории.
Иллюстрация ESO/A-M. Lagrange et al.

Из-за гравитационного влияния планеты траектория звезды в её движении вокруг центра Галактики превращается в некое подобие винтовой линии.

Из-за гравитационного влияния планеты траектория звезды в её движении вокруг центра Галактики превращается в некое подобие винтовой линии.
Иллюстрация ESA.

Молодая звезда быстро вращается и пульсирует, поэтому определить массу её планеты традиционным методом не удаётся.
Составное изображение системы беты Живописца по данным двух телескопов Европейской Южной обсерватории.
Из-за гравитационного влияния планеты траектория звезды в её движении вокруг центра Галактики превращается в некое подобие винтовой линии.

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".

Составное изображение системы беты Живописца по данным двух телескопов Европейской Южной обсерватории.

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.

Из-за гравитационного влияния планеты траектория звезды в её движении вокруг центра Галактики превращается в некое подобие винтовой линии.

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.