Редкая находка: субнептун на орбите горячего юпитера ставит под сомнение теории формирования планет

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Бескрайние просторы космоса скрывают в себе множество тайн, и одной из самых захватывающих является невероятное разнообразие планетных систем, которые не перестают удивлять астрономов. Среди этого многообразия особо выделяются системы с горячими юпитерами — массивными газовыми гигантами, чьи орбиты пролегают в опасной близости от своих звезд. Вопросы о происхождении этих объектов до сих пор остаются предметом дискуссий и научных изысканий. Недавно открытая система TOI-1408, находящаяся на расстоянии 139 световых лет от Земли, вносит новые интригующие детали в наше понимание этих небесных тел.

Система TOI-1408 уже была знакома астрономам благодаря присутствию в ней горячего юпитера TOI-1408 b, совершающего полный оборот вокруг своей звезды за 4,42 дня. Этот гигант, превосходящий по массе Юпитер почти вдвое и имеющий радиус в 2,4 раза больше, чем у нашего газового гиганта, регулярно проходит перед диском своей звезды, создавая явление, называемое транзитом. Благодаря этому транзиту TOI-1408 b стал удобным объектом для астрономических наблюдений, позволяющих изучать его свойства и особенности.

TOI-1408, иллюстрация
TOI-1408, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Однако, пристально изучая данные, собранные космическим телескопом TESS и наземными обсерваториями, исследователи заметили, что транзиты TOI-1408 b происходят не с идеальной регулярностью. Возникают небольшие, но заметные отклонения во времени начала и окончания транзита — явление, известное как вариации времени транзита (TTV). Это свидетельствует о наличии в системе еще одного небесного тела, гравитационное воздействие которого оказывает влияние на движение горячего юпитера.

Фотометрия с TESS (вверху) и RV-измерения с разных инструментов (внизу) с апостериорными моделями, полученными в результате фотодинамического анализа. Фотометрия сосредоточена вокруг транзитных центров, светло-серыми точками показана необработанная фотометрия, а черными точками с барами ошибок - фотометрия, разделенная на 7 минут. На рисунке RV наблюдения показаны черными символами с барами ошибок, фотодинамическая модель RV - зеленой линией, а квадратичный тренд - черной пунктирной линией. Серыми символами отмечены наблюдения с неопределенностью >25 м с-1, а черными - наблюдения с неопределенностью <25 м с-1.
Фотометрия с TESS (вверху) и RV-измерения с разных инструментов (внизу) с апостериорными моделями, полученными в результате фотодинамического анализа. Фотометрия сосредоточена вокруг транзитных центров, светло-серыми точками показана необработанная фотометрия, а черными точками с барами ошибок — фотометрия, разделенная на 7 минут. На рисунке RV наблюдения показаны черными символами с барами ошибок, фотодинамическая модель RV — зеленой линией, а квадратичный тренд — черной пунктирной линией. Серыми символами отмечены наблюдения с неопределенностью >25 м с-1, а черными — наблюдения с неопределенностью <25 м с-1.
Автор: Judith Korth et al 2024 ApJL 971 L28 DOI 10.3847/2041-8213/ad65fd CC-BY 4.0 Источник: iopscience.iop.org

Дальнейший анализ данных, собранных с помощью различных инструментов и методов, позволил выявить «виновника» этих TTV — планету TOI-1408 c, чья орбита расположена еще ближе к звезде, чем у TOI-1408 b. Эта планета, принадлежащая к классу субнептунов, характеризуется радиусом, в 2,22 раза превышающим радиус Земли, и массой, которая в 7,6 раз больше массы нашей планеты. TOI-1408 c совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 2,2 дня, что делает ее одной из самых близких к своей звезде экзопланет, известных на сегодняшний день.

Орбитальные периоды двух планет, TOI-1408 b и TOI-1408 c, находятся в соотношении, близком к 2:1. Такое соотношение приводит к возникновению орбитального резонанса, когда гравитационное взаимодействие между планетами становится особенно выраженным. Именно этот резонанс выступает ключевым фактором, определяющим значительные вариации времени транзита, наблюдаемые у обеих планет.

Резонансное поведение пары TOI-1408 b-c. Слева: поведение резонансного аргумента одной планеты, θc, из фотодинамического моделирования, показывающее либрацию около нуля. Справа: то же решение, преобразованное в каноническую резонансную модель Несворного и Вокроухлицкого (2016), где Ψ является функцией эксцентриситетов обеих планет, а ψ - резонансных аргументов обеих планет, хотя в обоих случаях доминирует внутренняя планета c. Это численное решение отмечено лососем, и ψ либрирует около π. Однако сравнение с кривыми уровня гамильтониана (серый цвет, черным отмечена аналитическая кривая, соответствующая численному решению) показывает, что для этих параметров системы резонансная сепаратриса не существует.
Резонансное поведение пары TOI-1408 b-c. Слева: поведение резонансного аргумента одной планеты, θc, из фотодинамического моделирования, показывающее либрацию около нуля. Справа: то же решение, преобразованное в каноническую резонансную модель Несворного и Вокроухлицкого (2016), где Ψ является функцией эксцентриситетов обеих планет, а ψ - резонансных аргументов обеих планет, хотя в обоих случаях доминирует внутренняя планета c. Это численное решение отмечено лососем, и ψ либрирует около π. Однако сравнение с кривыми уровня гамильтониана (серый цвет, черным отмечена аналитическая кривая, соответствующая численному решению) показывает, что для этих параметров системы резонансная сепаратриса не существует.
Автор: Judith Korth et al 2024 ApJL 971 L28 DOI 10.3847/2041-8213/ad65fd CC-BY 4.0 Источник: iopscience.iop.org

Примечательно, что, несмотря на близость к резонансу, система TOI-1408 демонстрирует динамическую стабильность. Это означает, что орбиты планет не будут подвергаться существенным изменениям на протяжении длительного периода времени. Такая стабильность ставит под сомнение некоторые существующие теории формирования горячих юпитеров, которые предполагают, что подобные системы должны быть нестабильными в случае наличия близких внутренних планет.

Важно отметить, что анализ данных радиальных скоростей звезды, полученных с помощью спектроскопических наблюдений, указывает на возможное присутствие в системе еще одного, более удаленного объекта, с орбитальным периодом в несколько тысяч дней. Для подтверждения существования этого третьего тела потребуются дальнейшие исследования и наблюдения.

RV-наблюдения вместе с моделью, полученной в результате фотодинамического анализа. Одна линия охватывает 20 периодов TOI-1408 b, после чего данные и модель смещаются вниз на 800 м с-1. Вертикальная полоса на линии 1 показывает масштаб, охватывая диапазон RV от -400 до 400 м с-1. Светло-серыми символами отмечены наблюдения RV с неопределенностью более 25 м с-1, а черными символами - наблюдения с неопределенностью менее 25 м с-1.
RV-наблюдения вместе с моделью, полученной в результате фотодинамического анализа. Одна линия охватывает 20 периодов TOI-1408 b, после чего данные и модель смещаются вниз на 800 м с-1. Вертикальная полоса на линии 1 показывает масштаб, охватывая диапазон RV от -400 до 400 м с-1. Светло-серыми символами отмечены наблюдения RV с неопределенностью более 25 м с-1, а черными символами — наблюдения с неопределенностью менее 25 м с-1.
Автор: Judith Korth et al 2024 ApJL 971 L28 DOI 10.3847/2041-8213/ad65fd CC-BY 4.0 Источник: iopscience.iop.org

Таким образом, система TOI-1408 представляет собой уникальный пример системы с горячим юпитером, имеющим внутреннего компаньона малой массы. Такие системы выходят за рамки стандартных сценариев формирования горячих юпитеров, предлагаемых современными теориями, и требуют более глубокого изучения.

Дальнейшие исследования TOI-1408, проводимые с помощью новых мощных инструментов, таких как космический телескоп James Webb, позволят уточнить параметры планет и получить более полное представление о динамических процессах, происходящих в этой необычной системе. Эти исследования помогут астрономам лучше понять механизмы формирования и эволюции планетных систем, а также расширить наши знания о поразительном разнообразии миров, которые существуют во Вселенной.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзора компактного GAN зарядного блока питания UGREEN S534 для путешественников

UGREEN S534 — это компактный блок «6-в-1» на 45 Вт с GaN. Изначально он придуман для путешественников. Главная фишка — несколько вилок под сети в разных странах плюс целых 4...

Обзор Sivga SV021 Pro: деревянные наушники с отличным звуком и очень удобной посадкой

У меня уже больше года есть наушники Sivga Anser, которыми я очень доволен. Но захотелось взять ещё одни, на этот раз для работы в офисе. Чтобы можно было включить любимую музыку, спокойно...

Зачем на аудиокассетах были дополнительные отверстия — и как магнитофон узнавал тип ленты

Две аудиокассеты могут иметь одинаковые размеры, одинаковую продолжительность записи и похожие наклейки, но различаться небольшими вырезами на верхнем торце. Если сравнить несколько корпусов, у...

Одна победа и четыре подиума: вспоминаем самые яркие моменты карьеры Эстебана Окона в Формуле-1

Эстебан Окон был досрочно уволен из американской команды «Хаас» и не имеет контракта на сезон 2027 года. Шансов найти место в Формуле-1 у французского гонщика немного, поэтому его карьера,...

Почему «Чёрную пятницу» назвали чёрной и при чём здесь полиция

В конце ноября магазины вывешивают объявления о «Чёрной пятнице» и обещают большие скидки. На распродажах предлагают телевизоры, одежду, мебель и почти всё остальное. Название у этого дня довольно...

Почему морозилку холодильника десятилетиями ставили сверху, а теперь опускают вниз

Многие помнят двухкамерный холодильник, у которого маленькая морозилка с шубой инея пряталась наверху за отдельной дверцей. У современных моделей морозильная камера снизу и состоит из выдвижных...