Представьте, что вы на исходе дня завершаете мелкий ремонт внешнего модуля первой человеческой колонии на экзопланете. Солнце уже заходит за горизонт, и вы стараетесь ускорить работу в сгущающихся сумерках. Но едва свет начинает угасать, окружающее пространство внезапно озаряется новой вспышкой. Взглянув на небо, вы замечаете, как над горизонтом поднимается еще одно светило. Это начался рассвет второй звезды планетной системы. В этот момент остается лишь корить себя за то, что вы вовремя не сверились с графиком восходов и закатов.
Подобный сценарий может казаться делом далёкого будущего, отделённым от нашей реальности веками, однако это не останавливает международную группу современных исследователей от активного поиска экзопланет, вращающихся вокруг обеих звёзд в двойных системах. Такие астрономические объекты называют периодическими или циркумбинарными планетами. В научной работе, недавно опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), группа учёных из США и Австралии сделала важный шаг к более глубокому пониманию структуры этих уникальных миров и оценке их потенциальной пригодности для поддержания жизни вне Земли.
В рамках данного исследования астрономы провели детальный анализ свежих данных, полученных с космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Главная особенность и научная новизна работы заключаются в применении принципиально нового метода идентификации циркумбинарных планет. Традиционным и наиболее распространенным способом поиска до сих пор оставался транзитный метод, основанный на фиксации периодических падений светимости звезды в момент, когда планета проходит непосредственно по ее диску относительно наблюдателя. Однако выявление циркумбинарных планет с помощью транзитов сопряжено с серьёзными геометрическими трудностями. Дело в том, что для фиксации чёткого сигнала планета должна пересечь диски обоих светил практически одновременно. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи обратились к явлению прецессии линии апсид, то есть методу, который измеряет постепенное вращение (поворот) самой оси орбиты двойной системы, вызванное гравитационным возмущением, которое планета оказывает на свои родительские звёзды.
Проанализировав фотометрические данные 1590 затменно-двойных звёздных систем, демонстрирующих признаки апсидальной прецессии, учёные смогли выявить 27 новых кандидатов в циркумбинарные планеты. Тем не менее их точные физические характеристики, такие как радиус и масса, пока остаются неопределёнными. Авторы работы подчеркивают, что для окончательного подтверждения статуса обнаруженных объектов и детального описания их параметров необходимо привлечь метод лучевых скоростей (доплеровскую спектроскопию). Этот классический метод измеряет радиальные колебания самих звёзд (покачивание около общего центра масс), возникающие из-за гравитационного притяжения обращающегося вокруг них спутника.
"Регистрация транзитов в двойных системах задача чрезвычайно сложная, однако нам необходимо расширить наши знания о диапазоне планет, способных формироваться вокруг двух гравитационно связанных звёзд, - поясняет Марго Торнтон, аспирантка из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее и ведущий автор исследования. - Именно поэтому мы разработали методику поиска планет по изменениям характеристик звёздных затмений, которая не зависит от строгой пространственной ориентации планетной орбиты относительно луча зрения Земли".
Значение этого исследования фундаментально сразу по нескольким причинам. Астрономы не только успешно протестировали на практике новый аналитический подход к поиску экзопланет, но и обнаружили 27 перспективных кандидатов. В случае подтверждения их статуса общее число известных циркумбинарных планет увеличится более чем вдвое (на сегодняшний день официально подтверждено существование лишь 18 таких миров). И хотя процесс окончательной верификации этих 27 объектов может занять годы, предложенный метод апсидальной прецессии открывает долгосрочные перспективы для быстрого и эффективного обнаружения кратных планетных систем. Как уже упоминалось, ключевое преимущество заключается в отсутствии жёсткого требования к транзитной конфигурации, когда планета обязана визуально пересекать обе звезды. Вместо этого метод опирается на непрерывное гравитационное воздействие, вызывающее регистрируемый поворот орбиты звёздной пары.
Космическая обсерватория TESS, запущенная на высокоэллиптическую орбиту в апреле 2018 года, проектировалась как прямой преемник знаменитого телескопа "Кеплер" и его последующей расширенной миссии K2. Напомним, что миссия K2 представляла собой модифицированный формат использования того же космического аппарата после выхода из строя двух гироскопов. Если "Кеплер" за 9,5 лет своей работы подтвердил существование более 3300 экзопланет, то TESS к настоящему моменту помог открыть 855 подтвержденных планет и более 7900 объектов в статусе кандидатов. Основное различие между миссиями заключается в их стратегии исследования. "Кеплер" непрерывно вёл мониторинг одного фиксированного участка звёздного неба, в то время как TESS осуществляет глобальный обзор экзопланет по секторам всей небесной сферы.
Сколько ещё планет с двумя солнцами будет открыто астрономами в ближайшие годы и десятилетия? Ответ на этот вопрос покажет лишь время, и именно ради таких фундаментальных открытий человечество продолжает развивать науку.