Астрономы из Массачусетского технологического института и других стран обнаружили новую многопланетную систему в пределах нашего галактического соседства, которая находится всего в 10 парсеках, или примерно в 33 световых годах, от Земли, что делает ее одной из самых близких известных многопланетных систем к нашей.

В центре системы находится маленькая и холодная карликовая звезда М, названная HD 260655, и астрономы обнаружили, что в ней находятся как минимум две планеты земного типа размером с Землю . Скалистые миры, вероятно, непригодны для жизни, поскольку их орбиты относительно узкие, что подвергает планеты воздействию температур, слишком высоких для поддержания жидкой поверхностной воды.

Тем не менее ученые в восторге от этой системы, потому что близость и яркость ее звезды позволят им ближе познакомиться со свойствами планет и признаками любой атмосферы, которую они могут содержать.

«Обе планеты в этой системе считаются одними из лучших объектов для изучения атмосферы из-за яркости их звезды», — говорит Мишель Кунимото, постдоктор Института астрофизики и космических исследований им. «Есть ли вокруг этих планет атмосфера, богатая летучими веществами? И есть ли признаки присутствия воды или углерода? Эти планеты — фантастические испытательные полигоны для таких исследований».

Команда представит свое открытие сегодня (15 июня) на собрании Американского астрономического общества в Пасадене, Калифорния. В состав команды Массачусетского технологического института входят Кэтрин Хессе, Джордж Рикер, Сара Сигер, Ави Шпорер, Роланд Вандерспек и Джоэл Вильясеньор, а также сотрудники из учреждений по всему миру.

Мощность данных

Новая планетарная система была первоначально идентифицирована спутником НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS), миссией под руководством Массачусетского технологического института, которая предназначена для наблюдения за ближайшими и самыми яркими звездами и обнаружения периодических провалов в свете, которые могут сигнализировать о прохождении планеты.

В октябре 2021 года Кунимото, член научной группы TESS Массачусетского технологического института, отслеживала поступающие со спутника данные, когда заметила пару периодических провалов в звездном свете или транзитов от звезды HD 260655.

Она провела обнаружение через конвейер научной инспекции миссии, и вскоре сигналы были классифицированы как два интересующих объекта TESS или TOI — объекты, которые помечены как потенциальные планеты. Те же самые сигналы были независимо обнаружены Операционным центром обработки научных данных (SPOC), официальным конвейером поиска планет TESS, базирующимся в НАСА Эймс. Ученые обычно планируют продолжить работу с другими телескопами, чтобы подтвердить, что объекты действительно являются планетами.

Процесс классификации и последующего подтверждения новых планет часто может занять несколько лет. Для HD 260655 этот процесс был значительно сокращен с помощью архивных данных.

Вскоре после того, как Кунимото идентифицировал две потенциальные планеты вокруг HD 260655, Шпорер решил проверить, не наблюдалась ли звезда ранее другими телескопами. По счастливой случайности HD 260655 была включена в обзор звезд, сделанный Эшелль-спектрометром высокого разрешения (HIRES), инструментом, который работает в составе обсерватории Кека на Гавайях. HIRES наблюдал за звездой, наряду с множеством других звезд, с 1998 года, и исследователи смогли получить доступ к общедоступным данным обзора.

HD 260655 также был включен в список в рамках другого независимого исследования CARMENES, инструмента, который работает в составе обсерватории Калар-Альто в Испании. Поскольку эти данные были конфиденциальными, команда обратилась к членам HIRES и CARMENES с целью объединить их возможности данных.

«Эти переговоры иногда бывают весьма деликатными, — отмечает Шпорер. «К счастью, команды согласились работать вместе. Это человеческое взаимодействие почти так же важно для получения данных [как и фактические наблюдения]».

Планетарная тяга

В конце концов, эти совместные усилия быстро подтвердили наличие двух планет вокруг HD 260655 примерно за шесть месяцев.

Чтобы подтвердить, что сигналы от TESS действительно исходили от двух вращающихся планет, исследователи просмотрели данные звезды HIRES и CARMENES. Оба обзора измеряют гравитационное колебание звезды, также известное как ее лучевая скорость.

«Каждая планета, вращающаяся вокруг звезды, будет иметь небольшое гравитационное притяжение к своей звезде», — объясняет Кунимото. «То, что мы ищем, — это любое незначительное движение этой звезды, которое может указывать на то, что ее тянет объект планетарной массы».

Из обоих наборов архивных данных исследователи обнаружили статистически значимые признаки того, что сигналы, обнаруженные TESS, действительно были двумя вращающимися вокруг планетами.

«Тогда мы знали, что у нас есть что-то очень захватывающее», — говорит Шпорер.

Затем команда более внимательно изучила данные TESS, чтобы определить свойства обеих планет, включая их орбитальный период и размер. Они определили, что внутренняя планета, получившая название HD 260655b, обращается вокруг звезды каждые 2,8 дня и примерно в 1,2 раза больше Земли. Вторая внешняя планета, HD 260655c, совершает оборот вокруг своей оси каждые 5,7 дня и в 1,5 раза больше Земли.

Из данных о лучевой скорости от HIRES и CARMENES исследователи смогли рассчитать массу планет, которая напрямую связана с амплитудой, с которой каждая планета тянет свою звезду. Они обнаружили, что внутренняя планета примерно в два раза массивнее Земли, а внешняя планета имеет массу около трех масс Земли. По их размеру и массе команда оценила плотность каждой планеты. Внутренняя, меньшая планета немного плотнее Земли, а внешняя, большая планета немного менее плотная. Обе планеты, исходя из их плотности, вероятно, имеют земной или каменистый состав.

Исследователи также подсчитали, основываясь на их коротких орбитах, что поверхность внутренней планеты имеет температуру 710 кельвинов (818 градусов по Фаренгейту), а температура внешней планеты составляет около 560 К (548 градусов по Фаренгейту).

«Мы считаем, что этот диапазон за пределами обитаемой зоны слишком горяч, чтобы на поверхности могла существовать жидкая вода», — говорит Кунимото.

«Но в системе может быть больше планет», — добавляет Шпорер. «Есть много многопланетных систем, в которых находятся пять или шесть планет, особенно вокруг таких маленьких звезд, как эта. Надеюсь, мы найдем больше, и одна из них может оказаться в обитаемой зоне. Это оптимистическое мышление».