Группа астрономов во главе с Иэном Хэммондом (Iain Hammond) из Университета Монаша (Австралия) подтвердила открытие молодой экзопланеты размером с Юпитер — её присутствие удалось зафиксировать по следу в газопылевом диске, окружающем звезду HD 169142. Он напоминает след от движущейся по воде лодки.

Источник изображения: monash.edu

Окружающее звезду тонкое круглое облако — это так называемый протопланетный диск. Внутри подобных структур холодные плотные глыбы сталкиваются друг с другом, в результате чего под действием гравитационных сил формируются планеты. Протопланетный диск вокруг HD 169142 разделён на три кольца, промежутки между которыми объясняются присутствием молодых, недавно сформировавшихся планет — протопланет.

Около 4,6 млрд лет назад протопланетным диском было окружено и Солнце. В конечном итоге он разрушился, а из него образовались планеты солнечной системы, в том числе Земля. Поэтому изучение таких объектов, молодых звёзд и планет, важно для понимания процессов, которые привели к формированию нашей звёздной системы.

Учёные в течение последних лет производили наблюдения за звездой HD 169142 и её окрестностями в Очень большой телескоп (VLT) на горе Серро-Паранале в чилийской пустыне Атакама — это один из самых передовых оптических телескопов на Земле. Наиболее полезным в открытии оказался инструмент спектро-поляриметрического высококонтрастного исследования экзопланет (SPHERE), представляющий собой систему адаптивной оптики. Инструмент помог установить, что планета размером с Юпитер вращается вокруг HD 169142 на расстоянии, несколько превышающем расстояние от Солнца до Нептуна.

При работе SPHERE блокирует свет звезды в центре протопланетного диска, увеличивая тем самым контрастность изображения; разрешение же увеличивается за счёт коррекции размытия, которое вызывает атмосферная турбулентность. Учёные считают, что глубокое исследование звёздной системы HD 169142, расположенной на расстоянии около 375 световых лет от Солнца, поможет лучше понять механизмы формирования газовых гигантов, подобных Юпитеру.

Экзопланеты слишком маленькие и очень далеки, чтобы мы могли увидеть эти миры прямо в оптические телескопы. Поэтому почти все из обнаруженных на сегодня 5300 экзопланет выявлены тем или иным косвенным способом. Тем удивительнее было сделать открытие инопланетного мира с использованием редкого астрономического наблюдения и затем подтвердить его существование прямым наблюдением. Но самое ценное в этом — создание новой методики поиска экзопланет.

Одно из изображений экзопланеты HIP-99770b с телескопа Субару. Источник изображения: T. Currie/Subaru Telescope/UTSA

В астрономии для косвенного поиска экзопланет используется два основных метода: транзитный и доплеровский. В первом случае астрономы ищут повторяющиеся провалы в блеске звёзд, когда экзопланета перекрывает её свет при проходе по диску в орбитальном движении, а во втором случае фиксируются повторяющиеся изменения в длине волны света звёзд — так называемое доплеровское смещение. Пара звезда-планета вращается вокруг общего центра масс и звезда то приближается в нашу сторону, то движется от нас, что находит отражение в её спектре. В обоих случаях становится возможным обнаружить очень близкие к звёздам экзопланеты, что мешает разглядеть их в оптические телескопы на фоне яркого света материнских звёзд.

Но заметить «танец» звезды на небе можно и другим способом — астрометрическим. Измеряя точное положение звёзд в небе и их радиальную скорость, можно обнаружить характерное кружение звёзд вокруг линии, по которой она должна двигаться при вращении вокруг центра галактики.

Источник изображения: ЕКА

Если в системе звезды есть достаточная по массе экзопланета или несколько экзопланет, то звезда будет двигаться характерной «змейкой». Такие данные обнаружились в наблюдениях европейской космической станции Gaia «Гайя». «Гайя» точнейшим образом измеряет координаты звёзд и их скорости движения относительно Земли. Фактически она строит трёхмерную карту звёзд в Млечном Пути в динамике, что даёт массу информации для самых разнообразных открытий.

Ряд звёзд уже привлёк внимание астрономов и одна из них — HIP-99770 — была изучена на предмет наличия экзопланеты. Из данных «Гайи» стало понятно, в какую точку Вселенной надо смотреть и с помощью оптических телескопов Субару и обсерватории Кека на Гавайях в указанной области пространства у звезды HIP-99770 была визуально обнаружена экзопланета, получившая название HIP-99770b.

Таким образом, астрометрический метод дал звезду-кандидата на систему с экзопланетой, и проведённое после этого прямое наблюдение обнаружило там инопланетный мир. Из данных «Гайи» и базы более старой европейской астрометрической орбитальной обсерватории Hipparcos выделены ещё около 50 звёзд-кандидатов, «петляющих» по небу в своём галактическом движении, где также будут проводиться оптические поиски экзопланет. Эти исследования помогут отработать новую методику поиска инопланетных миров.

Испытанный учёными метод позволяет открывать экзопланеты на удалённых орбитах, что ценно само по себе. Экзопланета HIP-99770b имеет 14–16 масс Юпитера и в 1,05 раза больше радиуса Юпитера. Она вращается вокруг звезды массой в две солнечные массы, поэтому находясь от неё в три раза дальше Юпитера (на удалении 15 а. е.) получает примерно столько же энергии, как Юпитер.

Прямое наблюдение экзопланеты в телескоп вместе с астрометрическим методом позволило не только получить данные о размере, плотности и диаметре экзопланеты, но и дало увидеть облака в её атмосфере и даже что-то типа пояса Койпера вокруг местной звезды. Без сомнения, учёные ещё не раз будут изучать такой интересный объект, пытаясь получить о нём и его атмосфере больше данных. В конце концов, когда-нибудь будет обнаружен и близнец Земли. И чем больше у нас будет способов поиска таких экзопланет, тем быстрее это произойдёт.

Для учёных поиски экзопланет и потенциально обитаемых иных миров стали обычным делом. Но мы продолжаем искать инопланетную жизнь по своим меркам — там, где вода может быть в жидкой форме. Для этого экзопланеты сортируют с учётом нахождения в так называемой «зоне обитаемости» своей звезды, а это в целом редкое пока явление и, как считают некоторые специалисты, ставить во главу угла наличие жидкой воды — это неправильно. Искать нужно совсем другое.

Экзопланета Proxima b на орбите в зоне обитания звезды Proxima Centauri. Источник изображения: ESO/M. Kornmesser

В целом жизнь можно описать как непрерывный процесс вычислений или работу с информацией, которая в природе происходит с учётом обратной связи в виде естественного отбора. Информация о биологических организмах на Земле хранится в ДНК, а определённые белки и другие соединения обрабатывают эту информацию. Фактически потенциал жизни — это потенциал вычислений. И вода в этом процессе может играть как решающую роль, если мы рассматриваем земную биологию, так и вовсе может не иметь к нему отношение. В конце концов, есть же и другие растворители?

По мнению авторов статьи, поиск зон обитания необходимо расширить до поиска зон, где могут проходить вычисления. Для возникновения жизни в зонах вычислений необходимо три базовых условия: во-первых, должен быть богатый состав химических элементов; во-вторых, должен быть источник любой энергии для осуществления химических реакций и совсем необязательно солнечной; и, в-третьих, должен быть субстрат для проведения и поддерживания реакций (на Земле это верхний слой литосферы и океаны).

Основываясь на новом подходе жизнь можно искать в более широких рамках и вне установленных зон обитаемости с жидкой водой. Предложенные поправки позволят нам шире посмотреть на проблему возникновения и распространения жизни во Вселенной.

Астрономы засекли повторяющийся радиосигнал из космоса и проследили его до каменистой экзопланеты размером с Землю. Но это не передача от инопланетного разума. Суть открытия в другом — это может быть признаком магнитного поля у далёкой планеты. А магнитное поле — это щит для атмосферы и база для зарождения биологической жизни. До этого никто ещё не находил землеподобных экзопланет с признаками магнитного поля. Планета YZ Ceti b стала первой.

Источник изображения: National Science Foundation/Alice Kitterman

Сразу отметим, что исследование изобилует допусками и не может считаться завершённым. Обнаруженный повторяющийся радиосигнал от планеты YZ Ceti b из системы звезды YZ Ceti в созвездии Кита немного не совпадает с периодом орбиты экзопланеты. Этому тоже может быть объяснение. Например, магнитное поле экзопланеты имеет наклон, и это вносит неточность в период повторения радиовсплесков.

В то же время данных достаточно, чтобы построить примерную модель происходящего в системе YZ Ceti. Планета YZ Ceti b делает один оборот вокруг своей звезды примерно за двое суток. Эта звезда не такая яркая и горячая как наше Солнце, но двое суток — это очень и очень близко, чтобы там была жидкая вода и условия для зарождения биологической жизни. Зато появляется возможность для регистрации сильного взаимодействия магнитных полей звезды и планеты.

На больших орбитах это сделать невозможно. По крайней мере, если использовать современные астрономические приборы и методики. Однако если планета расположена совсем рядом со звездой, то плазменный ветер светила будет вызывать значительные возмущения магнитного поля планеты, что, как предполагают учёные, они смогли наблюдать в системе YZ Ceti.

Данные наблюдений учёные представили в статье в журнале Nature Astronomy. Если они подтвердятся, это станет открытием первой каменистой землеподобной экзопланеты с собственным магнитным полем. На этой конкретной планете жизни в нашем понимании нет, и не будет, но открытие приведёт к разработке методики обнаружения магнитных полей у экзопланет в целом, а это ещё одна возможность для направленного поиска жизни во Вселенной.

На удалении около 730 световых лет от нас учёные обнаружили экзопланету размерами с Юпитер, но с поражающей воображение плотностью. Замеры и расчёты показали, что инопланетный мир TOI-4603b имеет массу около 13 масс юпитеров, то есть планета состоит из материала, ощутимо более плотного, чем свинец.

Рождение планеты из протопланетного диска по мнению художника. Источник изображения: ESO/L. Calçada

Экзопланета TOI-4603b относится к небольшой, однако важной категории открытий, которое не укладывается в наши знания о Вселенной и её развитии. Именно подобные вещи движут вперёд земную науку. По своим характеристикам TOI-4603b вышла на границы массы и размера между планетой и коричневым карликом, что открывает возможность лучше понять эволюцию этих звёзд.

«Это одна из самых массивных и плотных транзитных планет-гигантов, известных на сегодняшний день, — пишет группа астрономов под руководством Аканши Кханделвал (Akanksha Khandelwal) из Лаборатории физических исследований в Индии, — и ценное дополнение к популяции из менее чем пяти массивных близких планет-гигантов в области перекрытия планет с высокой массой и коричневых карликов с низкой массой, что необходимо для понимания процессов, ответственных за их формирование».

Экзопланета TOI-4603b, как уже ясно, расположена довольно близко к своей звезде и вращается вокруг неё с периодом 7,25 суток. Её плотность в три раза больше плотности Земли и в 9 раз больше плотности Юпитера. Об открытии астрономы подготовили статью для журнала Astronomy & Astrophysics Letters и разместили препринт на сайте arXiv.

Учёным давно понятно, какую предельную массу может иметь планета. Если масса превысит этот показатель, давление и температура в её ядре запустят реакцию ядерного синтеза и планета превратится в звезду. Минимально необходимая для этого масса звезды должна быть около 85 масс Юпитера. С этого момента водород начнёт превращаться в гелий.

Считается, что для планеты верхний предел массы составляет от 10 до 13 юпитеров. От этой границы до запуска ядерного синтеза лежит промежуток образования коричневых карликов — звёзд, в которых ядерный синтез не запускается, но может плавиться тяжёлый изотоп водорода — дейтерий. В принципе, коричневые карлики образуются так же, как звёзды из протозвёздного диска. Но одно из главных замеченных отличий в эволюции коричневых карликов и звёзд в том, что они почти всегда находятся на удалённых орбитах. Существует необъяснимый провал в отсутствии пар из звезд и коричневых карликов на дистанции ближе 5 а.е. (или ближе, чем пять расстояний от Земли до Солнца).

Открытие TOI-4603b в тесной паре со своей звездой и массой близкой к массе, за которой начинается классификация в сторону коричневого карлика — это ценное открытие в малоизученной области, которое может много дать науке об эволюции звёзд и Вселенной.

Экзопланета TOI-4603b была открыта транзитным методом по провалу в блеске звезды — она с заданным периодом проходила по её диску и на это время снижала светимость, что дало данные о радиусе экзопланеты. Наблюдение за «колебаниями» звезды в этой паре — определение её радиальной скорости в процессе движения вокруг общего центра масс — позволили вычислить массу экзопланеты и её плотность.

Расчёты показали, что масса TOI-4603b в 12,89 раз превышает массу Юпитера, а её радиус в 1,042 раза больше радиуса Юпитера. Тем самым средняя плотность экзопланеты составила 14,1 г/см³. Для сравнения, плотность Земли составляет 5,51 г/см³. Плотность Юпитера равна 1,33 г/см³, а плотность свинца — 11,3 г/см³.

Пограничное состояние экзопланеты, её близость и короткий орбитальный период вокруг звезды подталкивают к раскрытию механизмов эволюции и миграции коричневых карликов — в область знаний, где пробелов больше, чем знаний.

Загадочная тёмная материя ещё не обнаружена в природе в виде осязаемых частиц вещества, но учёные уже предложили методику для поиска целых планет из тёмной материи. Это кажется невозможным, но в целом физика поведения тёмной материи понятна, и планету из неё можно относительно легко отличить от планеты из обычного вещества, а с обнаружением обычных экзопланет у людей давно нет никаких проблем.

Источник изображения: Pixabay

Базовые алгоритмы для поиска планет из тёмной материи создала группа учёных из Университета Висконсин-Мэдисон. Очевидно, что поведение пары из звезды и экзопланеты из тёмной материи будет разительно отличаться от поведения звезды и обычной экзопланеты. Отличия будут во всех случаях, которые позволяют обнаружить экзопланеты. Чаще всего таких ситуации две: экзопланета проходит по диску звезды, и мы видим кратковременное и периодическое снижение блеска звезды; или звезда меняет радиальную скорость, что говорит о её колебательном движении вокруг общего центра масс звезда-экзопланета.

Предполагается, что тёмная материя может существовать как в виде частиц, так и в виде сгустков. Сгустки в виде макроскопических структур вполне могут иметь планетарную массу. Именно это предположение сделали учёные, начав работать над методикой поиска экзопланет из тёмного вещества. По их мнению, «макроскопическое состояние тёмной материи с массой и/или радиусом, похожими на планету, будет вести себя как тёмная экзопланета, если она ограничена звёздной системой, даже если физика, лежащая в основе объекта, напоминает что-то совсем другое».

Современные методы обнаружения экзопланет позволяют определить их ключевые свойства: радиус, массу и плотность. В некоторых случаях мы можем определить даже состав атмосферы экзопланеты. Это всё легко считается и отлично укладывается в разработанные модели от зарождения планет и звёзд до их гибели. Но если расчёты покажут нечто выходящее за рамки — экзопланету с плотностью выше, чем у железа или, наоборот, с плотностью близкой к нулю — всё это будет намекать на иную физику и, возможно, укажет на экзопланету из тёмного вещества.

Среди массы полученных об экзопланетах данных учёные не смогли найти открытия, выходящие за рамки привычной физики. Но чётко очертить такие рамки учёные себе позволили. Если удивительное открытие будет сделано, предложенные базовые методики облегчат объяснение явления и даже просто создадут условия для поиска экзопланет из тёмного вещества. Добавим, статью можно найти на сервере препринтов arXiv.

Люди уже научились находить планеты у далёких звёздных систем и определять их размеры, вес и плотность. На очереди анализ атмосфер и поиск признаков биологической жизни. Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» решает последние задачи лучше предыдущих инструментов. Благодаря спектрометрам «Уэбба» наблюдение далёкой экзопланеты VHS 1256 b впервые дало целый спектр показаний по составу воздуха и даже облаков мира из иной системы.

Экзопланета VHS 1256 b в представлении художника. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Ранее астрономы могли получить достоверную информацию по одному из параметров состава атмосферы экзопланеты. «Джеймс Уэбб» сделал это по нескольким показателям. Он не только различил в спектре VHS 1256 b метан, воду, угарный газ и следы углекислого газа, но даже смог распознать в её облаках пыль и песок из силикатных минералов. С некоторой натяжкой можно сказать, что «Уэбб» наблюдал пылевую бурю в инопланетном мире.

Надо сказать, что астрономам повезло с экзопланетой VHS 1256 b. Этот мир сравнительно молодой — ему примерно 150 млн лет и поэтому он горячий. Температура облаков в верхних слоях атмосферы VHS 1256 b достигает 830 °C. Инфракрасные спектрографы обсерватории заточены на работу в таких условиях. Данные принимаются как спектрографом ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec), так и прибором среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Если бы атмосфера VHS 1256 b не была бы такой горячей, её спектр можно было бы узнать только в процессе прохождения планеты по диску звезды за счёт прохождения фонового света сквозь атмосферу.

Впрочем, у транзитного метода тоже есть недостаток. Свет звезды сильно затруднил бы получение данных по планете. Коронографы и другие инструменты помогают с этим бороться, но у всего есть предел. И астрономам повезло с VHS 1256 b второй раз. Эта экзопланета вращается настолько далеко вокруг своей звезды, точнее — вокруг пары своих звёзд (это двойная система), что свет звёзд не мешает вести наблюдение. Один оборот VHS 1256 b делает за 10 тыс. лет. Это как если бы Плутон находился в четыре раза дальше от Солнца.

Спектр экзопланеты VHS 1256 b

Наконец, экзопланета VHS 1256 b расположена сравнительно недалеко от нашей системы — примерно на расстоянии 40 световых лет, что позволяет «Уэббу» вести уверенные наблюдения. Телескоп надёжно фиксировал, как облака силикатного песка и пыли поднимались и смешивались с воздушными массами в течение 22-часового местного дня. Экзопланета VHS 1256 b стала первым на сегодняшний день объектом планетарной массы, яркость которого меняется в крайних пределах в течение суток. Можно сказать, что мы впервые наблюдаем погодные явления в инопланетном мире и это действительно впечатляет.

Во Вселенной множество планет, где климатические условия по земным меркам просто адские, даже если экзопланета находится в поясе обитаемости своей звезды. Это планеты наподобие нашей Венеры, которые всегда обращены к звезде одной стороной. На светлой стороне там пекло, а на тёмной — лютый холод. Но может ли возникнуть и развиться жизнь на таких планетах в зоне терминатора или светораздела? Моделирование показало, что это возможно.

Источник изображения: Science & Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне (UCI) провели работу и поделились её результатами в престижном астрономическом журнале The Astrophysical Journal, где рассказали о моделировании климатических условий в зоне терминатора на планете, постоянно обращённой к своей звезде одной стороной. Для этого учёные взяли одну из климатических моделей Земли и выставили условия, при которых она замедлила бы своё вращение до состояния синхронизации с Солнцем. Модель Земли стала делать один оборот вокруг своей оси за один орбитальный период прохода вокруг звезды.

Расчёты показали, что в зоне терминатора создаются стабильные климатические условия для зарождения и развития биологической жизни. Интересный момент — для этого на планете не должно быть избытка воды. Жизнь зарождалась на планете в зоне светораздела тем легче, чем меньше было на ней открытых источников воды. Океанов и морей для этого не нужно. Более того, они вредны, поскольку тогда возникают сильные испарения и парниковый эффект, повышающий и без того высокую температуру воздуха. Но если в зоне терминатора распространены озёра, то жизнь в таких местах была бы комфортнее с точки зрения земной биологии.

Исследование показывает, что множество ранее открытых экзопланет и будущих открытий может быть ошибочно отсеяно для детального обзора, куда могли бы попасть «синхронизированные» со своими звёздами планеты, до этого считающиеся неперспективными для поиска жизни. Жизнь следует искать также в зоне терминатора, если экзопланета попадает в зону обитаемости своей звезды. Признаки жизни на таких планетах могут быть в узкой полосе светораздела и не в нашем праве игнорировать такую возможность.

Сегодня учёные разбили сердца поклонникам вселенной «Стартрек». Легендарной планеты Вулкан у звезды 40 Эридана в природе не оказалось, как показало новое исследование. Полученные ранее данные о существовании экзопланеты 40 Eridani b у звезды 40 Эридана A были неправильно поняты. Зато в дальнейшем эта ошибка позволит улучшить методики поиска экзопланет и приведёт к новым открытиям.

Источник изображения: Pixabay

Одним из методов обнаружения экзопланет является способ определения радиальной скорости звезды. Пара из звезды и экзопланеты будет двигаться вокруг общего центра масс. Это означает, что звезда со строгой периодичностью будет двигаться по направлению к нам и от нас, что отразится в её спектре. Спектр по очереди будет уходить в синюю и красную стороны. Из этих данных можно вычислить массу, плотность и орбитальный период экзопланеты. Из предыдущих наблюдений за 40 Eridani b был сделан вывод, что была открыта скалистая суперземля с периодом обращения около 42 суток.

Стройную картинку омрачает тот факт, что на звезде происходят явления, которые могут внести путаницу в интерпретацию данных. Собственное вращение звезды с пятнами на её поверхности выдаёт похожие периодические изменения в спектре, как и изменения, связанные с переменами в радиальной скорости. Дополнительное изучение спектра звезды 40 Эридана A говорит о том, что с большой вероятностью мы имеем дело с активностью звезды, а не с влиянием экзопланеты.

Проверка других звёзд с потенциально открытыми экзопланетами также показала наличие ложных срабатываний при использовании старой и новой методики. В то же время уточнённая методика помогла открыть несколько новых экзопланет. Это тем более важно, что иных методов обнаружения экзопланет земной массы у современной науки практически нет. Одно дело найти экзоюпиттер, и совсем другое скалистую экзоземлю. Её не разглядишь ни в какой телескоп, а метод определения радиальной скорости звезды даёт достаточно данных, чтобы найти невидимые землеподобные экзопланеты.

В самом престижном астрономическом журнале The Astronomical Journal вышла статья с сообщением об открытии экзопланеты, которая своим существованием опровергает все современные теории. Экзопланета TOI-5205b — это газовый гигант размером с Юпитер. Но тонкость в том, что TOI-5205b вращается вокруг красного карлика массой и размерами намного меньше нашего Солнца. Экзогигант просто не мог образоваться там, где он находится!

Источник изображений: Katherine Cain, Institution for Science

Красный карлик спектрального типа M4 или звезда TOI-5205, вокруг которой вращается экзоюпитер TOI-5205b, обладает массой 0,392 массы Солнца и радиусом 0,394 радиуса Солнца. Размеры экзопланеты TOI-5205b близки к размерам Юпитера. Масса TOI-5205b равна 1,08 массы Юпитера, а радиус составляет 1,03 радиуса Юпитера. Вокруг своей звезды экзогигант вращается с орбитальным периодом 1,63 земных дня, что делает его удобным для наблюдения.

В грубом сравнении TOI-5205b против своей звезды — как горошина рядом с лимоном, тогда как рядом с Солнцем — как горошина против грейпфрута, что примерно отражено художником на картинке ниже. Но наша звезда как большая по массе вполне могла собрать вокруг себя протопланетный диск достаточного объёма, чтобы в нём сформировались как обычные планеты, так и газовые гиганты. Звезда TOI-5205, как гласят все современные теории, не способна была на достаточную концентрацию массы в протопланетном облаке для образования в нём газового гиганта. Тем не менее, он там есть и раз в 1,63 дня для земного наблюдателя на целых 7 % «роняет» яркость своей звезды.

Открытие TOI-5205b было сделано космической обсерваторией TESS астрономами из Института Карнеги. Экзопланета была обнаружена в процессе прохождения по диску звезды. Позже наблюдения с помощью других инструментов позволили уточнить параметры планеты. Это очень перспективный объект для наблюдения «Джеймсом Уэббом». Планета достаточно большая и находится всего в 280 световых годах от нас, чтобы «Уэбб» мог наблюдать и изучить химический состав её атмосферы. Ждём интересных новостей.

Сегодня нам известно около 5200 экзопланет. Все они разбросаны по своим системам, что позволяет классифицировать возможные архитектуры планетарных систем и даже прогнозировать конфигурации зарождающихся систем. Но самое забавное, что конфигурация планет в Солнечной системе оказалась уникальным и редким явлением в наблюдаемой нами Вселенной.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: National Centre of Competence in Research PlanetS

В нашей Солнечной системе всё выглядит красиво и упорядоченно: сначала идут более компактные миры, а затем большие и этот порядок не нарушается. Такую архитектуру астрономы назвали «упорядоченной». Там, где планеты выстроились в обратном порядке: от больших ближе к звезде и дальше по убывающей, возникали «неупорядоченные» планетарные системы. В случае если все планеты в системе одинаковы как горошины из одного стручка систему назвали «похожей», а если планеты всех размеров перемешаны, то «смешанной».

После начала открытия экзопланет выяснилось, что восемь из десяти планетарных систем, у ближайших к нам звёзд (где наши инструменты уже могут что-то разглядеть), имеют «похожую» архитектуру. Чтобы исключить неточность инструментов и наблюдений астрономы разработали классификацию, которая позволяет определить экзопланеты в одной системе как похожие или нет. Фактически это стало первой работой, которая в дальнейшем позволит начать классифицировать системы сначала по архитектуре планетарных систем, а потом, когда точность наблюдения возрастёт, даст возможность включить в классификацию радиусы, плотность, объёмы водных запасов и другое.

Важным аспектом наблюдения стало обнаружение признаков связи между газово-пылевыми дисками на этапе зарождения планет и последующей конфигурацией планетарной системы. Это открывает путь к прогнозированию архитектуры систем, но эти данные ещё предстоит проверить. Так, «похожие» планетарные системы могут возникать из дисков сравнительно малой массы с небольшим количеством тяжелых элементов. Такая «упорядоченная» система как наша и «неупорядоченные» системы возникают из дисков наибольшей массы с большим количеством тяжелых элементов в звезде.

Из дисков среднего размера возникают смешанные системы, хотя на конечную архитектуру, конечно же, влияют динамические взаимодействия между планетами — такие как столкновения или выбросы.

Свойственная Солнечной системе «упорядоченная» конфигурация оказалась одной из самых редко встречающихся среди всех проведённых наблюдений.

Международная команда исследователей, занимающаяся поиском т.н. транзитных экзопланет, сделала очередное открытие. Учёные обнаружили землеподобный объект всего в 72 световых годах от Солнца. Транзитными обычно называются экзопланеты, периодически пересекающие диски своих звёзд — если наблюдать за их движением с Земли или из околоземного пространства.

Иллюстративный пример. Источник изображения: Yu Kato/unsplash.com

K2-415b находится на орбите красного карлика K2-415. Исследователи идентифицировали экзопланету, изучая данные ныне не работающего космического телескопа Kepler, а также пришедшего ему на смену телескопа TESS. Хотя это не самая близкая к Земле из известных экзопланет, в космических масштабах это одна из ближайших соседок Земли. При этом она обладает характеристиками, безусловно, представляющими интерес для учёных.

Дело в том, что звезда K2-415 — одна из самых «холодных» и наименее массивных из числа тех, что имеют собственные экзопланеты. Всего известны четыре звезды более низкой температуры, имеющие хотя бы одну экзопланету, включая знаменитую TRAPPIST-1, у которой их как минимум семь.

Учёные исследуют подобные миры, чтобы понять, формировались ли планеты вокруг таких звёзд по сценарию, характерному для Солнечной системы, или как-либо иначе. Красные карлики имеют более низкую температуру и намного менее массивны, чем Солнце и ему подобные светила. Так, температура на поверхности K2-415 составляет порядка 2900 градусов по Цельсию, в сравнении с 5480 градусами, характерными для Солнца. Диаметр звезды составляет 0,2 солнечного, а масса — всего 0,16 солнечной.

По мнению учёных, чем больше экзопланет будет обнаружено, тем больше можно будет выяснить об их звёздных системах и тем выше шанс обнаружения потенциально обитаемого мира. K2-415b не находится в обитаемой зоне своей звезды (в которой вода может сохраняться в жидком, необходимым для зарождения и сохранения жизни состоянии). Планета так близко от звезды, что на обращение по орбите вокруг неё уходит всего 4 земных дня. Тем не менее есть вероятность, что в системе может обнаружиться более перспективная для исследований планета в обитаемой зоне. Дальнейшие исследования позволят установить, действительно ли планета одна в системе или там имеются более интересные с точки зрения поиска жизни экземпляры.

Кроме того, исследователи надеются продолжить исследования K2-415b, определить её массу и внутреннюю структуру. По предварительным оценкам, планета в три раза массивнее Земли, несмотря на то, что её радиус всего в 1,015 раза больше земного.

Современные астрономические приборы не обладают достаточной чувствительностью для массового открытия экзопланет размерами с Землю. Поэтому среди 5200 открытых экзопланет землеподобных планет менее 1,5 %, а планет в пригодной для возникновения жизни зоне обитания и того меньше — всего около дюжины. Тем ценнее находка новых миров, похожих на Землю в зоне пригодной для жизни. Недавно был обнаружен ещё один такой мир.

Планета у красного карлика глазами художника. Источник изображения: NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

Команда астрономов из Института астрономии Общества Макса Планка в Гейдельберге, а также Обсерватории Калар Альто в Испании получила данные, которые свидетельствуют о наличии планеты с массой 1,36 массы Земли у красного карлика Wolf 1069 спектрального класса M. Планета обнаружена методом транзита, когда она проходит по диску звезды в своём орбитальном движении и на время снижает её видимую яркость.

Снижение яркости происходило раз в 15,6 суток, что говорит о соответствующем периоде обращения экзопланеты Wolf 1069 b вокруг своей звезды. Из этого учёные сделали вывод, что планета находится на удалении примерно 1/15 расстояния от звезды, если за сравнение брать удаление Земли от Солнца. Для экзопланеты Wolf 1069 b это неопасная дистанция, поскольку звезда такого класса светит намного слабее Солнца. Так, согласно расчётам, экзопланета получает на 35 % меньше лучистой энергии, чем Земля.

Более того, анализ данных показывает, что экзопланета Wolf 1069 b находится в приливном захвате или постоянно обращена к звезде одной стороной. Даже в таком режиме на солнечной стороне Wolf 1069 b температура будет порядка -23 °C. Но если у экзопланеты есть атмосфера (а на данном уровне развития науки мы не можем это определить), то температура попадёт в условно комфортные для возникновения биологической жизни 13 °C.

Расположение экзопланеты Wolf 1069 b в обитаемой зоне своей звезды

По мере появления у нас новых инструментов — сверхбольших телескопов и спектрометров, что произойдёт к концу текущего десятилетия и позже, учёные смогут получать детальные данные о наличии и составах атмосфер у экзопланет. Это тем более касается объектов на сравнительно небольшом удалении от нас, как в случае звезды Wolf 1069, до которой всего 31 световой год. Как минимум это будет один из первых кандидатов для подробного изучения условий для возникновения там биологической жизни.

Сегодня экзопланеты открываются достаточно активно — уже подтверждено существование более пяти тысяч планет за пределами Солнечной системы. Однако планеты, вращающиеся вокруг звезды HR 8799, выделяются из них: в 2008 году эта звёздная система стала первой, чьи планеты удалось наблюдать напрямую, а не по косвенным признакам, как большинство других.

Источник изображения: youtube.com/@JasonWang

Астрофизик Джейсон Ван (Jason Wang) из Северо-Западного университета США наблюдает за планетами звезды HR 8799 уже 12 лет, используя ресурсы расположенной на Гавайях обсерватории Кека. Материалы наблюдений за все эти годы он объединил в таймлапс-видео продолжительностью всего шесть секунд. Сама звезда скрыта, благодаря чему изображения планет удалось получить с достаточно высокой чёткостью.

Система звезды HR 8799 находится на расстоянии 133 световых лет от нас, что относительно недалеко, и наблюдается она в созвездии Пегаса. Звезда намного моложе Солнца, а её планеты — это газовые гиганты крупнее Юпитера. То, что мы видим — лишь малая часть их движения по орбите: ближайшая к звезде экзопланета делает полный оборот вокруг неё за 35 земных лет. Путь самой дальней по орбите занимает почти 500 лет.

«Увидеть планеты на орбите обычно непросто. Астрономические события происходят или слишком быстро, или слишком медленно, чтобы их можно было запечатлеть на записи. Но это видео демонстрирует как планеты движутся в человеческом масштабе времени. Надеюсь, оно поможет людям насладиться чем-то удивительным», — прокомментировал свой проект господин Ван.

Международная команда учёных обнаружила благодаря европейскому космическому телескопу Gaia новую экзопланету, внутри которой, вероятно, продолжается ядерный синтез. Команда, возглавляемая британским профессором Сашей Хинкли (Sasha Hinkley) из Университета Эксетера, обнаружила экзопланету на орбите примерно в 483 млн км от звезды HD 206893, расположенной в 130 световых годах от Земли и примерно на 30 % более крупной, чем наше Солнце.

Источник изображения: ESA

Известно, что данная звезда имеет околозвёздный диск, то есть возле неё ещё формируются планеты, а потому она и рассматривалась в качестве перспективного кандидата для поиска в её окрестностях экзопланет. Инструмент Gaia Европейского космического агентства позволяет делать очень точные наблюдения и замеры в звёздном небе и в первую очередь предназначен для создания трёхмерной модели галактики.

Используя данные Gaia, команда использовала инструмент GRAVITY при Очень Большом Телескопе (VLT) на севере Чили для подтверждения присутствия новой планеты, получившей кодовое название HD 206893 c. Наблюдения также позволили исследователям проанализировать световой спектр атмосферы планеты. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что в ядре гигантского объекта продолжается ядерный синтез с участием дейтерия — изотопа водорода.

Открытая планета, по имеющимся данным, похоже, примерно в 13 раз массивнее Юпитера. Её гигантский размер и свидетельства о ядерных реакциях в ядре означают, что она фактически является промежуточным звеном между планетой и звездой класса коричневого карлика. Такой объект формируется, как и обычные звёзды, но недостаточно массивен для того, чтобы стать одной из них. Открытие обеспечит учёных новыми данными, помогающими отличать массивные планеты от коричневых карликов.

Открытие демонстрирует, что Gaia способен выявлять потенциальные экзопланеты, которые позже могут дополнительно исследоваться другими инструментами — от наземных телескопов до «Джеймса Уэбба».

Подробнее об исследовании можно узнать из статьи на ArXiv, а также соответствующая статья вышла в журнале Astronomy & Astrophysics. Кроме того, доклад об открытии сделан в ходе недавней конференции Американского астрономического общества в Сиэтле.