KOI-5Ab недавно открытая планета в тройной звездной системе. Это прекрасный пример удивительных открытий, которые стали результатом сотрудничества больших групп астрономов, использующих различные типы телескопов и методы наблюдений.
Существует стереотип, что ученые-одиночки делают открытия без посторонней помощи. Этому способствует престижная Нобелевская премия, которая присуждается максимум двум или трем ученым одновременно.
Но крупные открытия, особенно в области астрономии и физики, все чаще совершаются группами из десятков или даже сотен ученых, комбинирующих данные нескольких экспериментов и методов наблюдения.
Как найти экзопланету
Одним из наиболее быстро развивающихся направлений астрономических исследований является изучение планет в других солнечных системах, называемых экзопланетами. На момент написания этой статьи было обнаружено 4 367 экзопланет Попытка наблюдать экзопланету, вращающуюся вокруг далекой звезды, немного похожа на попытку увидеть светлячка, ползающего в прожекторе, поэтому подавляющее большинство экзопланет было обнаружено с использованием множества умных косвенных методов.
Одним из них является метод лучевых скоростей, который на сегодняшний день был использован для открытия 833 экзопланет. Этот метод измеряет крошечные сдвиги в цвете света звезды, когда она мягко тянется ее вращающейся экзопланетой.
Большинство ранних открытий экзопланет было сделано с использованием этой техники. Первое предварительное обнаружение экзопланеты было сделано канадской группой в 1988 году с использованием лучевой скорости. Первое достоверное открытие экзопланеты в 1995 году принесло первооткрывателям Нобелевскую премию по физике 2019 года. Теперь более трех четвертей известных экзопланет были обнаружены с помощью транзитной техники. Этот метод работает, измеряя яркость звезды с течением времени, наблюдая за регулярно повторяющимися падениями яркости, которые могут быть вызваны планетой, проходящей перед звездой.
Тысячи планет
Миссия Kepler тщательно измерили яркость 180 000 звезд, каждою на 30 минут в течение четырех лет с помощью телескопов космического базирования. Было обнаружено почти 2400 экзопланет (и еще более 400 в последующих миссиях). Команда миссии Кеплера официально включает в себя десятки астрономов и вспомогательных ученых.
Миссия Кеплера измерила свою последнюю экзопланету в 2018 году, и теперь спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS) следует по ее стопам. Вместо того, чтобы сосредоточиться на одном участке неба, TESS отслеживает несколько участков неба. Обратной стороной техники транзита является то, что существуют другие астрофизические эффекты, которые могут вызывать такое же периодическое падение яркости, например, фоновые звезды, которые различаются по яркости или звездные пятна (например, солнечные пятна). Из-за этого, когда интересные сигналы впервые обнаруживаются в ходе транзитных обследований, они бесстрастно пронумерованы как «объекты интереса», пока не будут подтверждены как настоящие экзопланеты с помощью другого метода обнаружения экзопланет.
На данный момент миссия TESS насчитывает более двух тысяч интересующих объектов и более 100 подтвержденных экзопланет В процессе валидации многие из действительно удивительных и увлекательных экзопланетных систем разделяются впечатляющими достижениями научного сотрудничества, а команды TESS и Kepler поддерживают координационный центр для планирования и обмена последующими данными.
Удивительные системы экзопланет
Некоторые из действительно замечательных открытий экзопланет на сегодняшний день включают планеты, которые вращаются вокруг пары звезд (да, как Татуин в Звездных войнах) Семь экзопланет в одной системе, все ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему Солнцу, испаряющиеся планеты и коричневый карлик с кольцами, который посрамляет Сатурн. Все эти открытия потребовали большого количества дополнительного моделирования и сбора данных, чтобы понять системы, но в январе 2020 года было объявлено об одной из самых сложных экзопланетных систем - Интересующий объект Kepler 5 (KOI-5) был одной из первых партий возможных экзопланет, сброшенных космическим телескопом Kepler в 2009 году. Но первые последующие данные быстро показали, что система была усложнена дополнительной звездой и странными последствиями.. Астрономы миссии радостно обсуждали возможные открытия экзопланет, поэтому это было отложено, а данные оставлены в открытом архиве. Эта же система была снова отмечена десятью годами позже TESS, как объект интереса TESS (TOI-1241).
Изображения с высоким разрешением, полученные одной командой астрономов, были объединены с данными о лучевых скоростях с более длинной временной базой, полученными другой командой, и история начала всплывать: KOI-5 был тройной звездной системой с экзопланетой, вращающейся вокруг одной из звезд. Это открытие было представлено на заседании Американского астрономического общества в январе 2021 года и вскоре будет опубликована рецензируемая статья.
Сложные орбиты
Две звезды размером с Солнце, обозначенные A и B, вращаются вокруг друг друга каждые 29 лет в середине системы, а третья, меньшая звезда вращается вокруг двух центральных звезд каждые 400 лет. Обнаруженная планета получила название KOI-5Ab, потому что она вращается вокруг звезды A по орбите, сильно отклоненной от плоскости орбит звезд.
Данные Kepler и TESS, которые потребовали усилий десятков астрономов, работающих вместе, показали размер KOI-5Ab: в семь раз больше радиуса Земли. Другая группа астрономов использовала данные о лучевой скорости для измерения массы KOI-5Ab: в 57 раз больше массы Земли. Объединение этих чисел дает плотность и говорит нам, что эта планета является планетой газового гиганта немного меньше и плотнее, чем Сатурн.
Было установлено, что несколько экзопланет очень темные поэтому представьте, что вы смотрите вниз и видите темно-коричневые и серые облака, кружащиеся в бурлящие полосы под сильным ветром В небе вы увидите одно солнце, в 17 раз больше нашего. Было бы также другое Солнце гораздо меньшего размера, всего на полпроцента ярче нашего Солнца (которое все равно было бы в тысячу раз ярче, чем полная луна Земли). Меньшее по размеру Солнце будет совершать полный оборот вокруг созвездий на небе каждые тридцать лет. Третья звезда в системе будет двигаться намного медленнее по сравнению с фоновыми звездами и, несмотря на большое расстояние, все равно будет казаться намного ярче, чем полная луна на нашем небе.
Даже на орбите этой планеты полная темнота будет доступна только для кратковременных урывков каждые пару сотен лет, когда все три звезды блуждают в одной и той же части небесной сферы. Эта система экзопланет звучит как научная фантастика но астрономы смогли убедительно доказать ее существование.