Астрономы обнаружили ещё одну суперземлю. Она примерно в 10 раз массивнее Земли и вращается в обитаемой зоне звезды, похожей на Солнце, на расстоянии 2475 световых лет от нас. Эти массивные планеты, похожие на Землю, содержат ключевую информацию о том, как формируются и развиваются планеты.
Планета называется Кеплер-725c, и, несмотря на то, что она в 10 раз массивнее Земли, она всё равно считается экзопланетой с низкой массой. Такие суперземли, как эта, представляют собой интригующие объекты, потому что в нашей Солнечной системе их нет, хотя они являются самым распространённым типом обнаруженных экзопланет: на данный момент подтверждено более 1500 таких планет. Они больше Земли, но меньше Нептуна, и обычно имеют радиус от 1,25 до 2 радиусов Земли.
Об открытии сообщается в новой исследовательской статье в журнале Nature Astronomy под названием «Экзопланета с умеренным климатом и массой 10 масс Земли вокруг похожей на Солнце звезды Кеплер-725.» Ведущий автор — Л. Сун из Китайской академии наук.
Примечательно в этом открытии то, что астрономы использовали для его обнаружения метод вариации времени транзита (TTV). Обычно экзопланеты с низкой массой, подобные этой, обнаруживаются с помощью методов транзита или лучевой скорости.
Транзитный метод можно использовать только в том случае, если экзопланета блокирует звёздный свет с нашей точки зрения, поэтому солнечные системы должны быть повёрнуты к нам ребром. Поскольку метод основан на блокировке света, предпочтительно обнаруживаются более крупные планеты, поскольку они блокируют больше света. Планеты на близких орбитах также предпочтительно обнаруживаются, поскольку они совершают больше транзитов за меньшее время наблюдения.
Радиальная скорость, или доплеровская спектроскопия, также смещена в сторону более массивных планет, расположенных ближе к звезде. Она работает за счёт измерения смещения длин волн света, исходящего от звезды, когда планета вызывает небольшое колебание звезды. Поскольку более мелкие планеты вызывают меньшее колебание, чем массивные, массивные планеты обнаруживаются чаще.
Метод TTV использует наличие известной экзопланеты для обнаружения дополнительной планеты. В данном случае астрономы уже знали об одной планете в системе под названием Kepler-725b. Это газовый гигант, экзопланета, масса которой составляет примерно 1/4 массы Юпитера. Астрономы наблюдали за тем, как она вращается вокруг своей звезды, и искали изменения в параметрах её орбиты. Любые изменения указывают на присутствие дополнительной планеты, в данном случае — её «брата-близнеца» Кеплер-725c. Поскольку экзопланета Кеплер-725b намного меньше по массе, чем звезда, она больше подвержена влиянию своего «брата-близнеца», чем звезда. Поэтому этот эффект легче наблюдать.
У каждого метода есть свои сильные и слабые стороны, но методы транзитной и лучезарной скоростей ориентированы на более крупные планеты с коротким периодом обращения около 100 дней или меньше. Но у Кеплер-725c период обращения составляет 207,5 дней.
TTV показывает не только наличие дополнительной планеты. Астрономы также получили важную информацию о том, как она влияет на свою соседку. "Анализируя временные вариации прохождения относительно короткопериодического (39,64 дня) теплого Юпитера Kepler-725 b, мы обнаруживаем, что Kepler-725 c имеет период 207,5 дней и движется по эксцентричной орбите (с эксцентриситетом 0,44 ± 0,02 и большой полуосью орбиты 0,674 ± 0,002 а.е.), получая усредненную по времени инсоляцию, в 1,4 раза превышающую земное значение", - объясняют исследователи.
Эксцентричная орбита планеты означает, что она проводит в обитаемой зоне лишь часть своего времени, в течение которого на её поверхности может сохраняться жидкая вода. Исходя только из этих данных, вопрос о пригодности планеты для жизни остаётся открытым. В зависимости от её атмосферы и других факторов, возможно, там могла бы существовать какая-то форма жизни, но это всего лишь предположение.
«Это открытие демонстрирует, что метод измерения времени транзита позволяет обнаружить и точно измерить массу суперземли/мини-Нептуна в обитаемой зоне звезды, похожей на Солнце», — пишут авторы в своей статье.
Тот факт, что TTV успешно обнаружила эту планету, является положительным результатом. Комбинируя наблюдения TTV с другими методами, астрономы могут получить гораздо более чёткое представление о далёкой Солнечной системе. Наблюдения TTV особенно эффективны для определения структуры Солнечной системы, в то время как метод лучевых скоростей позволяет определить массу планет, а транзитный метод — размеры планет.
Наука об экзопланетах переходит от акцента на обнаружении к акценту на характеристике экзопланет и их солнечных систем. Метод TTV перспективен для заполнения пробелов в солнечных системах, в которых, как уже известно, есть экзопланеты. Когда этот метод будет объединён с предстоящей миссией, такой как космический аппарат ESA PLATO, наши поиски суперземель и планет размером с Землю сделают большой шаг вперёд.