Как "адская планета" стала такой горячей: новые измерения планеты 55 Cnc e

Новое исследование проливает свет на то, как "адская планета" стала такой дьявольски горячей и как другие экзопланеты могут стать слишком жаркими для жизни. Этот каменистый мир, 55 Cnc e (прозванный "Янссен"), вращается вокруг своей звезды так близко, что год длится всего 18 часов, его поверхность является гигантским лавовым океаном, а внутренности могут быть полны алмазов.

Также информация об этом открытии здесь.

Последние данные были получены благодаря новому инструменту под названием EXPRES, который сделал сверхточные измерения света звезды Янссена, известной как Коперник или 55 Cnc. Измерения света слегка смещались по мере перемещения Янссена между Землей и звездой (эффект похож на то, как наша Луна закрывает Солнце во время солнечного затмения).

Проанализировав эти измерения, астрономы обнаружили, что Янссен движется по орбите Коперника вдоль экватора звезды - в отличие от других планет Коперника, которые находятся на настолько разных орбитальных путях, что даже никогда не пересекаются между звездой и Землей.

О результатах своей работы исследователи сообщили 8 декабря в журнале Nature Astronomy.

Из этого следует, что Янссен, вероятно, сформировался на относительно более холодной орбите, расположенной дальше, и со временем медленно опускался к Копернику. По мере приближения Янссена более сильное гравитационное притяжение Коперника изменило орбиту планеты.

"Мы узнали о том, как эта многопланетная система - одна из систем с наибольшим количеством планет, которые мы нашли, - достигла своего нынешнего состояния", - говорит ведущий автор исследования Лили Чжао, научный сотрудник Центра вычислительной астрофизики (CCA) Flatiron Institute в Нью-Йорке.

Даже на своей первоначальной орбите планета "вероятнее всего, была настолько горячей, что ничто из того, о чем мы знаем, не смогло бы выжить на ее поверхности", - говорит Чжао. Однако новые находки могут помочь ученым лучше понять, как формируются и перемещаются планеты с течением времени. Такая информация очень важна для выяснения того, насколько распространены во Вселенной среды, подобные Земле, и, следовательно, насколько многочисленной может быть внеземная жизнь.

В конце концов, наша Солнечная система - единственное место в космосе, где, как мы знаем, существует жизнь. Она также плоская как блин - все планеты вращаются в пределах нескольких градусов друг от друга, образовавшись из одного и того же диска газа и пыли. Когда миссии по поиску экзопланет начали обнаруживать миры вокруг далеких звезд, они нашли множество планет, которые не вращались вокруг своих звезд-хозяев по плоской плоскости. В связи с этим возник вопрос, действительно ли наша Солнечная система, похожая на блин, является редкостью.

Планетарная система Коперника, которая находится на расстоянии 40 световых лет от Земли, представляет особый интерес ввиду ее изученности и сложности: 5 экзопланет вращаются вокруг звезды главной последовательности (самая распространенная категория звезд) в бинарной паре с красной карликовой звездой. Фактически, Янссен была первой "суперземлей", обнаруженной вокруг звезды главной последовательности. Хотя по плотности Янссен похож на Землю и, скорее всего, каменистый, он примерно в восемь раз массивнее и вдвое шире.

После открытия и подтверждения, Янссен стал первым известным примером ультракороткопериодической планеты. Минимальный радиус орбиты Янссена составляет около 2 миллионов километров (для сравнения, радиус орбиты Меркурия составляет 46 миллионов километров, а Земли - около 147 миллионов). Орбита Янссена настолько плотно прилегает к Копернику, что поначалу некоторые астрономы сомневались в ее существовании.

Определение пути Янссена вокруг Коперника может многое рассказать об истории планеты, но провести такие измерения невероятно сложно. Астрономы изучали Янссена, измеряя падение яркости Коперника каждый раз, когда планета проходит между звездой и Землей.

Этот метод не позволяет определить, в каком направлении движется планета. Чтобы выяснить это, астрономы используют тот же эффект Доплера, который применяется в камерах контроля скорости. Когда источник света движется к вам, длина волны света, который вы видите, короче (и, следовательно, голубее). Когда он удаляется, частота смещается шире, и свет становится краснее.

Во время вращения Коперника половина звезды поворачивается к нам, а другая половина удаляется. Это означает, что половина звезды немного голубее, а другая половина - немного краснее (а пространство посередине не сдвинуто). Поэтому астрономы могут отслеживать орбиту Янссена, измеряя, когда она блокирует свет с более красной стороны, более синей стороны и неизмененной середины.

Однако результирующая разница в звездном свете почти неизмеримо мала. Специалисты пытались сделать это и раньше, но не могли точно определить орбитальный путь планеты. Прорыв в новом исследовании произошел благодаря спектрометру EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) на телескопе Lowell Discovery Telescope в Аризоне. Согласно своему названию, спектрометр обеспечивает точность, необходимую для того, чтобы заметить крошечные красные и синие смещения света.

Измерения EXPRES показали, что орбита Янссена примерно совпадает с экватором Коперника, что делает Янссен уникальным среди своих собратьев.

Предыдущее исследование предполагает, что близкая орбита красного карлика привела к смещению планет относительно Коперника.

В новом исследовании ученые предполагают, что взаимодействие между небесными телами сместило Янссен к его адскому современному местоположению. По мере приближения Янссена к Копернику гравитация звезды становилась все более доминирующей. Поскольку Коперник вращается, центробежная сила заставила его среднюю часть немного выпирать наружу, а верх и низ - сплющиться. Эта асимметрия повлияла на гравитацию, ощущаемую Янссеном, притягивая планету к более толстому экватору звезды.

Осветив историю Янссена, Чжао и ее коллеги теперь планируют изучать другие планетные системы. "Мы надеемся найти планетные системы, похожие на нашу", - говорит она, - "и лучше понять те системы, о которых мы знаем".

українською мовою