Благодаря данным спутника НАСА по исследованию транзитных экзопланет (TESS), международное сотрудничество астрономов выявило четыре экзопланеты, миры за пределами нашей Солнечной системы, вращающиеся вокруг пары связанных молодых звезд, называемых TOI 2076 и TOI 1807.
Эти миры могут дать ученым представление о малоизученной стадии планетарной эволюции.
“Планеты в обеих системах находятся в переходной, или подростковой, фазе своего жизненного цикла”, - сказала Кристина Хеджес, астроном из Института экологических исследований района залива в Моффетт-Филд и Исследовательского центра НАСА Эймса в Силиконовой долине, оба в Калифорнии. “Они не новорожденные, но и не остепенились. Изучение большего количества планет на этой подростковой стадии в конечном итоге поможет нам понять более старые планеты в других системах”.
Статья с описанием полученных результатов, возглавляемая Хеджесом, была опубликована в Астрономическом журнале.
TOI 2076 и TOI 1807 находятся на расстоянии более 130 световых лет, а расстояние между ними составляет около 30 световых лет, что помещает звезды в северные созвездия Боэта и Тростника Венатики соответственно. Обе звезды являются звездами типа K, карликовыми звездами более оранжевого цвета, чем наше Солнце, и им около 200 миллионов лет, или менее 5% от возраста Солнца. В 2017 году с использованием данных ЕКА (Европейского космического агентства) Спутник Gaia, ученые показали, что звезды движутся в пространстве в одном и том же направлении.
Астрономы считают, что звезды находятся слишком далеко друг от друга, чтобы вращаться вокруг друг друга, но их общее движение предполагает, что они связаны, рождены из одного и того же облака газа.
Как TOI 2076, так и TOI 1807 испытывают звездные вспышки, которые гораздо более энергичны и происходят гораздо чаще, чем те, которые производит наше собственное Солнце.
“Звезды производят, возможно, в 10 раз больше ультрафиолетового света, чем они будут, когда достигнут возраста Солнца”,-сказал соавтор Джордж Чжоу, астрофизик из Университета Южного Квинсленда в Австралии. “Поскольку Солнце, возможно, было одинаково активным в одно время, эти две системы могли бы предоставить нам окно в ранние условия солнечной системы”.
ТЕСС наблюдает за большими участками неба в течение почти месяца за раз. Этот долгий взгляд позволяет спутнику находить экзопланеты, измеряя небольшие перепады яркости звезд, возникающие, когда планета пересекает свою звезду или проходит через нее.
Алекс Хьюз первоначально привлек внимание астрономов к TOI 2076 после обнаружения перехода в данных TESS во время работы над студенческим проектом в Университете Лафборо в Англии, и с тех пор он получил степень бакалавра по физике. Команда Хеджеса в конце концов обнаружила три мини-Нептуна, мира между диаметрами Земли и Нептуна, вращающихся вокруг звезды. Самая внутренняя планета TOI 2076 b примерно в три раза больше Земли и обращается вокруг своей звезды каждые 10 дней. Внешние миры TOI 2076 c и d чуть более чем в четыре раза больше Земли, их орбиты превышают 17 дней.
На TOI 1807 находится только одна известная планета, TOI 1807 b, которая примерно вдвое больше Земли и обращается вокруг звезды всего за 13 часов. Экзопланеты с такими короткими орбитами встречаются редко. TOI 1807 b-самый молодой из еще открытых примеров одной из этих так называемых планет с ультракоротким периодом.
В настоящее время ученые работают над измерением масс планет, но вмешательство гиперактивных молодых звезд может усложнить эту задачу.
Согласно теоретическим моделям, планеты изначально имеют плотную атмосферу, оставшуюся после их образования в виде газовых и пылевых дисков вокруг молодых звезд. В некоторых случаях планеты теряют свою первоначальную атмосферу из-за звездного излучения, оставляя после себя скалистые ядра. Некоторые из этих миров продолжают создавать вторичные атмосферы в результате планетарных процессов, таких как вулканическая активность.
Возраст систем TOI 2076 и TOI 1807 предполагает, что их планеты могут находиться где-то в середине этой эволюции атмосферы. TOI 2076 b получает от своей звезды в 400 раз больше ультрафиолетового света, чем Земля от Солнца, а TOI 1807 b получает примерно в 22 000 раз больше.
Если ученые смогут обнаружить массы планет, эта информация может помочь им определить, могут ли такие миссии, как космический телескоп НАСА "Хаббл" и предстоящие космические телескопы Джеймса Уэбба, изучать атмосферу планет – если они у них есть.
Команда особенно заинтересована в TOI 1807 b, потому что это планета с ультракоротким периодом. Теоретические модели предполагают, что мирам должно быть трудно формироваться так близко к своим звездам, но они могут формироваться дальше, а затем мигрировать внутрь. Поскольку ему пришлось бы образоваться и мигрировать всего за 200 миллионов лет, TOI 1807 b поможет ученым глубже понять жизненные циклы этих типов планет. Если у нее не очень плотная атмосфера и ее масса в основном состоит из горных пород, близость планеты к ее звезде потенциально может означать, что ее поверхность покрыта океанами или озерами расплавленной лавы.
“Многие объекты, которые мы изучаем в астрономии, развиваются в таких длительных масштабах времени, что человек не может видеть изменения из месяца в месяц или из года в год”,-сказал соавтор Тревор Дэвид, научный сотрудник Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон в Нью-Йорке. “Если вы хотите увидеть, как эволюционируют планеты, лучше всего найти много планет разного возраста, а затем спросить, чем они отличаются. Открытие ТЕСС систем TOI 2076 и TOI 1807 продвигает наше понимание стадии подростковой экзопланеты".
ТЕСС-это миссия астрофизического исследователя НАСА, возглавляемая и управляемая Массачусетским технологическим институтом в Кембридже, штат Массачусетс, и управляемая Центром космических полетов Годдарда НАСА. Дополнительными партнерами являются Northrop Grumman, базирующийся в Фоллз-Черч, штат Вирджиния; Исследовательский центр НАСА имени Эймса в Силиконовой долине Калифорнии; Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт в Кембридже, штат Массачусетс; Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института; и Научный институт космических телескопов в Балтиморе. В миссии принимают участие более десятка университетов, научно-исследовательских институтов и обсерваторий по всему миру.