Будову рідкісної зоряної системи з шістьма екзопланетами вдалося з’ясувати за допомогою місії Європейського космічного агентства CHaracterising ExOPlanet Satellite (Cheops). Це відкриття особливо цінне, оскільки орбітальна конфігурація планет показує, що система майже не змінилася з моменту свого формування понад мільярд років тому.

Космічний телескоп «Хеопс» надав найважливіші дані для розуміння таємничої системи екзопланет, яка роками бентежила дослідників.

Зоря HD110067 міститься на відстані приблизно 100 світлових років від нас у напрямку на сузір’я північного неба Волосся Вероніки. У 2020 р. супутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) виявив падіння яскравості зорі. Це вказувало на те, що планети проходять перед її диском. Попередній аналіз вказав на можливе існування двох планет. Однієї з орбітальним періодом (це час, потрібний для завершення одного оберту навколо зорі) — 5,642 діб. Період іншої поки що визначити не вдалося.

Через два роки TESS знову спостерігав ту ж зорю. Аналіз об’єднаних наборів даних заперечив попередню інтерпретацію, але надав докази про дві різні можливі планети. Хоча нові спостережні дані були набагато точнішими, ніж перщі, у даних TESS було багато чого, що все ще не мало сенсу. Саме тоді цією системою зацікавився Рафаель Луке (Rafael Luque) з Чиказького університету та його колеги.

«Тоді ми вирішили використати “Хеопс”. Ми шукали сигнали серед усіх можливих періодів, які могли мати ці планети», — сказав Рафаель.

Їхні зусилля окупилися. Вони підтвердили третю планету в системі та зрозуміли, що знайшли ключ до «розкриття» всієї системи. Бо науковцям стало ясно, що три планети перебувають в орбітальному резонансі. Крайній планеті потрібно 20,519 діб для обертання, що в 1,5 рази більше орбітального періоду наступної планети з періодом 13,673 діб. Це майже в 1,5 рази більше орбітального періоду внутрішньої планети, який становить 9,114 діб.

Рідкісне сімейство з шести екзопланет вдалося «розкрити» за допомогою місії «Хеопс» Європейського космічного агентства. Усі планети цього сімейства менші за Нептун і обертаються навколо своєї зорі HD110067 у дуже точному вальсі. Коли найближча до зорі планета робить три повних оберти навколо неї, друга робить рівно два за той самий час. Це називається резонансом 3:2. Шість планет утворюють резонансний ланцюг у парах 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 і 4:3. Наслідком цього є те, що коли найближча планета здійснює шість обертів, то крайня – один. «Хеопс» підтвердив орбітальний період третьої планети в системі, що стало ключем до розблокування ритму всієї системи. Це друга планетна система в орбітальному резонансі, яку допоміг відкрити «Хеопс». Перша має назву TOI-178. Фото з сайту www.esa.int.

Прогнозування інших орбітальних резонансів і зіставлення їх із спостережними даними, що були не пояснені, дало змогу науковій групі відкрити інші три планети в системі. «“Хеопс” дав нам цю резонансну конфігурацію, завдяки якій ми змогли передбачити всі інші періоди. Без такої допомоги від “Хеопса” це було б неможливо», — пояснив Рафаель.

Орбітально резонансні системи надзвичайно важливо знайти, бо вони розповідають астрономам про формування та подальшу еволюцію планетної системи. Планети навколо зір, зазвичай, утворюються в резонансі, але можуть бути легко збурені. Наприклад, дуже масивна планета, близьке зіткнення із зорею, що проходить повз, або подія сильного зіткнення може порушити ретельний баланс. Як наслідок, багато систем із кількома планетами, відомих астрономам, не перебувають у резонансі, але перебувають в досить близькій до нього кофігурації. Тобто вони колись могли бути резонансними. Однак багатопланетні системи, що зберігають свій резонанс, зустрічаються рідко.

Орбітальна геометрія HD110067. Відстеження зв’язку між двома сусідніми планетами через регулярні проміжки часу вздовж їхніх орбіт створює візерунок, унікальний для кожної пари. Шість планет системи HD110067 разом створюють захопливий геометричний візерунок завдяки своєму резонансному ланцюжку. Фото з сайту www.esa.int.

«Ми вважаємо, що лише близько одного відсотка всіх систем залишаються в резонансі», — каже Рафаель. Ось чому HD110067 є особливою і вимагає подальшого вивчення. «Це показує нам незайману конфігурацію планетної системи, яка збереглася недоторканою».

«Як каже наша наукова група: завдяки Cheops видатні відкриття звучать звичайно. З трьох відомих шестипланетних резонансних систем ця тепер друга, виявлена ним, і лише за три роки роботи», — зазначив Максиміліан Ґюнтер (Maximilian Günther), науковий співробітник Європейського космічного агентства з місії «Хеопс».

HD110067 — найяскравіша відома система з чотирма або більше планетами. Оскільки всі ці планети мають розміри близькі до розміру Нептуна, а їхні атмосфери, ймовірно, розширені, це робить їх ідеальними кандидатами для вивчення складу цих атмосфер за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба та майбутніх телескопів Ariel («Аріель») і Plato («Платон») Європейського космічного агентства.

За інф. з сайту www.esa.int