За последние несколько десятилетий стало известно, что экзопланеты — планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы, — являются довольно распространённым явлением. На текущий момент подтверждено существование почти 6000 планет у других звёзд, и существуют доказательства существования ещё тысяч. Большинство этих планет было обнаружено с помощью транзитного метода. Также известно, что многие звёзды имеют несколько планет, как, например, в системе TRAPPIST-1, в которой существуют семь планет размером с Землю.
Однако даже в известных планетарных системах могут существовать планеты, которые остаются незамеченными. Это может быть связано с тем, что их орбита не проходит перед звездой с точки зрения земного наблюдателя, или с тем, что информация об их существовании затерялась в общем шумовом фоне данных.
Как же тогда обнаружить эти экзопланеты? Недавно в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, некоторые учёные предложили интересный подход к решению этой задачи.
Они предложили вместо того, чтобы рутинно исследовать данные наблюдений в поисках новых планет, взглянуть на орбитальную динамику известных систем в целом, чтобы понять, могут ли между орбитами известных нам планет находиться другие.
Возраст сформировавшихся систем составляет миллионы или миллиарды лет, поэтому их орбиты должны быть стабильными в этих временных масштабах. Если планеты в системе «тесно расположены», то добавление новых планет приведёт к тому, что система станет неустойчивой. Если в системе достаточно свободного пространства, то можно добавить гипотетические планеты между другими, и система всё равно останется динамически стабильной.
Чтобы продемонстрировать, как это работает, авторы рассмотрели семь планетарных систем, обнаруженных обсерваторией Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Эти системы объединены тем свойством, что все они содержат как минимум две экзопланеты. Затем команда провела тысячи симуляций этих систем с гипотетическими планетами, чтобы рассчитать, могут ли они оставаться стабильными в течение миллионов лет.
Исследователи обнаружили, что для двух систем наличие дополнительных планет (кроме планет, находящихся гораздо дальше известных) можно исключить по причинам неустойчивости. Дополнительные планеты почти наверняка дестабилизировали бы эти системы. Но пять систем могли бы оставаться стабильными с большим количеством планет. Это не означает, что в этих системах есть дополнительные планеты. Это означает лишь то, что они могли бы их иметь.
Одна из вещей, которую показывает эта работа, заключается в том, что в большинстве известных на данный момент экзопланетных систем, вероятно, есть ещё неоткрытые миры. Этот подход также может помочь нам классифицировать системы, чтобы определить, какие из них заслуживают дальнейшего изучения.
Что такое транзитный метод исследований?
- Принцип работы: Когда планета проходит перед диском звезды, её наблюдаемая светимость немного падает. Величина падения зависит от относительных размеров звезды и планеты.
- Преимущества:
- Возможность определения размера планеты.
- Высокая точность метода позволяет находить планеты размером с Землю.
3. Недостатки:
- Наблюдение возможно только у планет, орбита которых проходит по диску звезды.
- Высокий уровень ложных срабатываний, что требует дополнительного подтверждения.
4. Применение:
- Позволяет определить размер планеты.
- В сочетании с методом радиальных скоростей позволяет получить информацию о физической структуре планеты и её плотности.
5. Дополнительные возможности:
- Метод позволяет обнаружить дополнительные планеты в системе на основе отклонений в периодичности транзитов.
- Метод может использоваться для обнаружения планет-гигантов, таких как Юпитер, благодаря изменениям орбитальной фазы отражённого света.
Этот метод широко используется для поиска экзопланет и позволяет получить важные данные о характеристиках планетных систем.