Астрономы обнаружили четыре планеты-«малыша», вращающиеся вокруг молодой звезды, что стало фундаментальным открытием в области формирования планетных систем. Результаты исследования, опубликованные 7 января в журнале Nature, описывают эти небесные тела как удивительно легкие и обладающие низкой плотностью, из-за чего их сравнивают с пенопластом. Это открытие служит долгожданным «недостающим звеном» в планетарной эволюции, соединяя теории о новорожденных газопылевых дисках с наблюдениями за зрелыми планетными системами, которые обычно встречаются в Млечном Пути.
Центром исследования стала звезда V1298 Tau, расположенная примерно в 350 световых годах от Земли. Возраст этой звезды составляет всего 20 миллионов лет, что делает её чрезвычайно молодой по сравнению с Солнцем, которому уже 4,5 миллиарда лет. Система отличается плотной компоновкой: вокруг звезды вращаются несколько крупных планет на близких орбитах. Подобная конфигурация является крайне редкой — из более чем 500 известных многопланетных систем подобное строение было зафиксировано лишь однажды, в системе Kepler-51.
В системе обнаружено четыре планеты, одна из которых по размеру сопоставима с Юпитером, а три другие находятся в диапазоне размеров между Нептуном и Сатурном. Несмотря на то, что их радиусы в 5–10 раз превышают радиус Земли, их масса больше земной всего в 5–15 раз. Такое соотношение делает их одними из наименее плотных планет, когда-либо открытых учеными. Компьютерное моделирование показало, что эти объекты уже потеряли значительную часть своей первоначальной атмосферы и остыли быстрее, чем предсказывали стандартные модели.
Ученые прогнозируют, что по мере старения эти планеты продолжат сжиматься, сбрасывая свои плотные атмосферы в течение миллиардов лет. В конечном итоге они трансформируются в суперземли и субнептуны — типы планет, которые широко распространены в галактике, но полностью отсутствуют в нашей Солнечной системе. Джеймс Оуэн, соавтор исследования и адъюнкт-профессор астрофизики Имперского колледжа Лондона, отметил, что эти «раздутые» миры неизбежно превратятся в компактные системы.
Для сбора данных использовалась информация, накопленная в ходе почти десятилетней наблюдательной кампании. Первоначально планеты были идентифицированы в 2019 году с помощью данных космического телескопа NASA Kepler. В текущем исследовании также использовались данные спутника NASA TESS и сети наземных телескопов обсерватории Лас-Кумбрес (Las Cumbres Observatory), расположенных в США, Чили и Южной Африке. Тревор Дэвид, астрофизик, ранее работавший в Институте Флэтайрон в Нью-Йорке и возглавлявший первоначальное открытие системы, подчеркнул, что эти планеты дают «решающий, долгожданный эталон для теорий эволюции планет».
Ключевым методом анализа стало измерение вариаций времени транзита (Transit Timing Variations). Астрономы отслеживали крошечные изменения во времени прохождения планет по диску звезды, вызванные их гравитационным влиянием друг на друга. Этот метод имеет значительное преимущество при изучении молодых звезд, так как он практически невосприимчив к помехам от звездных вспышек. Важнейшим моментом стало определение орбиты самой внешней планеты, V1298 Tau e. За 6,5 лет наблюдений с помощью Kepler и TESS было замечено всего два транзита, но обсерватория Лас-Кумбрес зафиксировала третий, что позволило точно смоделировать массу системы.
Эрик Петигура, соавтор исследования и доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), сравнил обнаружение третьего транзита с «попаданием в лунку с одного удара в гольфе». Ведущий автор исследования Джон Ливингстон, доцент Национальной астрономической обсерватории Японии, заявил: «Что так захватывающе, так это то, что мы видим превью того, что станет совершенно нормальной планетной системой».
Открытие меняет фундаментальные представления о формировании планетных систем, но является лишь частью широкого потока новых астрономических данных. В контексте изучения космоса упоминаются и другие недавние феномены, такие как подтверждение телескопом Джеймса Уэбба существования сверхмассивной черной дыры, убегающей из своей галактики со скоростью 2 миллиона миль в час. Также обсуждаются теории о том, что некоторые объекты, считающиеся планетами, могут быть крошечными черными дырами с зари времен, и публикуются снимки гигантского космического «сэндвича», идентифицированного как крупнейший из когда-либо наблюдаемых планетообразующих дисков.
Изображение носит иллюстративный характер
Центром исследования стала звезда V1298 Tau, расположенная примерно в 350 световых годах от Земли. Возраст этой звезды составляет всего 20 миллионов лет, что делает её чрезвычайно молодой по сравнению с Солнцем, которому уже 4,5 миллиарда лет. Система отличается плотной компоновкой: вокруг звезды вращаются несколько крупных планет на близких орбитах. Подобная конфигурация является крайне редкой — из более чем 500 известных многопланетных систем подобное строение было зафиксировано лишь однажды, в системе Kepler-51.
В системе обнаружено четыре планеты, одна из которых по размеру сопоставима с Юпитером, а три другие находятся в диапазоне размеров между Нептуном и Сатурном. Несмотря на то, что их радиусы в 5–10 раз превышают радиус Земли, их масса больше земной всего в 5–15 раз. Такое соотношение делает их одними из наименее плотных планет, когда-либо открытых учеными. Компьютерное моделирование показало, что эти объекты уже потеряли значительную часть своей первоначальной атмосферы и остыли быстрее, чем предсказывали стандартные модели.
Ученые прогнозируют, что по мере старения эти планеты продолжат сжиматься, сбрасывая свои плотные атмосферы в течение миллиардов лет. В конечном итоге они трансформируются в суперземли и субнептуны — типы планет, которые широко распространены в галактике, но полностью отсутствуют в нашей Солнечной системе. Джеймс Оуэн, соавтор исследования и адъюнкт-профессор астрофизики Имперского колледжа Лондона, отметил, что эти «раздутые» миры неизбежно превратятся в компактные системы.
Для сбора данных использовалась информация, накопленная в ходе почти десятилетней наблюдательной кампании. Первоначально планеты были идентифицированы в 2019 году с помощью данных космического телескопа NASA Kepler. В текущем исследовании также использовались данные спутника NASA TESS и сети наземных телескопов обсерватории Лас-Кумбрес (Las Cumbres Observatory), расположенных в США, Чили и Южной Африке. Тревор Дэвид, астрофизик, ранее работавший в Институте Флэтайрон в Нью-Йорке и возглавлявший первоначальное открытие системы, подчеркнул, что эти планеты дают «решающий, долгожданный эталон для теорий эволюции планет».
Ключевым методом анализа стало измерение вариаций времени транзита (Transit Timing Variations). Астрономы отслеживали крошечные изменения во времени прохождения планет по диску звезды, вызванные их гравитационным влиянием друг на друга. Этот метод имеет значительное преимущество при изучении молодых звезд, так как он практически невосприимчив к помехам от звездных вспышек. Важнейшим моментом стало определение орбиты самой внешней планеты, V1298 Tau e. За 6,5 лет наблюдений с помощью Kepler и TESS было замечено всего два транзита, но обсерватория Лас-Кумбрес зафиксировала третий, что позволило точно смоделировать массу системы.
Эрик Петигура, соавтор исследования и доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), сравнил обнаружение третьего транзита с «попаданием в лунку с одного удара в гольфе». Ведущий автор исследования Джон Ливингстон, доцент Национальной астрономической обсерватории Японии, заявил: «Что так захватывающе, так это то, что мы видим превью того, что станет совершенно нормальной планетной системой».
Открытие меняет фундаментальные представления о формировании планетных систем, но является лишь частью широкого потока новых астрономических данных. В контексте изучения космоса упоминаются и другие недавние феномены, такие как подтверждение телескопом Джеймса Уэбба существования сверхмассивной черной дыры, убегающей из своей галактики со скоростью 2 миллиона миль в час. Также обсуждаются теории о том, что некоторые объекты, считающиеся планетами, могут быть крошечными черными дырами с зари времен, и публикуются снимки гигантского космического «сэндвича», идентифицированного как крупнейший из когда-либо наблюдаемых планетообразующих дисков.
