Astronomowie odkrywają pobliski układ słoneczny składający się z sześciu planet o „oryginalnej konfiguracji”

(CNN) — Astronomowie wykorzystali dwa różne satelity do wykrywania egzoplanet, aby rozwiązać kosmiczną zagadkę i odkryć rzadką rodzinę sześciu planet znajdujących się około 100 lat świetlnych od Ziemi. To odkrycie może pomóc naukowcom odkryć tajemnice powstawania planet.

Sześć egzoplanet krąży wokół jasnej, podobnej do Słońca gwiazdy zwanej HD110067, znajdującej się w gwiazdozbiorze Coma Berenice na północnym niebie. Planety, które są większe od Ziemi, ale mniejsze od Neptuna, należą do słabo poznanej klasy zwanej podplanetami, które zwykle można znaleźć krążąc wokół gwiazd podobnych do Słońca w Drodze Mlecznej. Planety, zwane workami, krążą wokół gwiazdy w niebiańskim tańcu zwanym rezonansem orbitalnym.

Według nich istnieją rozpoznawalne wzorce, w których planety kończą swoje orbity i wywierają na siebie siły grawitacyjne Badanie opublikowane w środę w czasopiśmie Nature. Na każde sześć okrążeń planety B, planeta znajdująca się najbliżej gwiazdy, najdalsza planeta, G, wykonuje jedno okrążenie.

Podczas gdy planeta c wykonuje trzy obroty wokół gwiazdy, planeta d wykonuje dwa obroty, a gdy planeta e wykonuje cztery obroty, planeta f wykonuje trzy obroty.

Ten harmonijny rytm tworzy rezonansowy łańcuch, w którym sześć planet ustawia się w jednej linii co kilka orbit.

Tym, co czyni tę rodzinę planet niezwykłym odkryciem, jest to, że niewiele się zmieniło od czasu powstania układu ponad miliard lat temu, a odkrycie to może rzucić światło na ewolucję planet i pochodzenie dominujących podplanet Neptuna. Nasza galaktyka.

Odkryj sekret

Naukowcy po raz pierwszy dowiedzieli się o tym układzie gwiazd w 2020 roku, kiedy należący do NASA satelita Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) wykrył spadki jasności HD110067. Spadek światła gwiazd często wskazuje, że planeta przechodzi pomiędzy swoją gwiazdą macierzystą a satelitą obserwacyjnym, gdy planeta porusza się po swojej orbicie. Wykrywanie tych spadków jasności, zwane metodą tranzytu, to jedna z głównych strategii stosowanych przez naukowców do identyfikacji egzoplanet za pomocą teleskopów naziemnych i kosmicznych.

Astronomowie określili okresy orbit dwóch planet wokół gwiazdy na podstawie danych z roku 2020. Dwa lata później TESS ponownie zaobserwował gwiazdę i dowody sugerowały różne okresy orbity tych planet.

Kiedy zbiory danych nie zostały zebrane, astronom i główny autor badania Rafael Luque wraz z kilkoma kolegami postanowili jeszcze raz przyjrzeć się gwieździe za pomocą innego satelity: Featured Satellite. Egzoplaneta należąca do Europejskiej Agencji KosmicznejAlbo Chufu. Podczas gdy TESS służy do obserwacji części nocnego nieba w formie krótkich obserwacji, Chufu obserwuje jedną gwiazdę na raz.

Ilustracja artysty przedstawia Chufu okrążającego Ziemię w poszukiwaniu egzoplanet. (Źródło: laboratorium multimedialne ESA/ATG)

„Szukaliśmy sygnałów pomiędzy wszystkimi możliwymi okresami, przez które mogą przechodzić te planety” – powiedział Luckey, badacz ze stopniem doktora na Wydziale Astronomii i Astrofizyki Uniwersytetu w Chicago.

Powiedział, że dane zebrane przez Chufu pomogły zespołowi rozwiązać „policyjną historię” zainicjowaną przez TESS. Chufu był w stanie określić obecność trzeciej planety w układzie, co zadecydowało o potwierdzeniu okresów orbit pozostałych dwóch planet, a także ich rytmicznego rezonansu.

Kiedy zespół porównał resztę niewyjaśnionych danych TESS z obserwacjami Cheopsa, odkrył pozostałe trzy planety krążące wokół gwiazdy. Późniejsze obserwacje za pomocą teleskopów naziemnych potwierdziły istnienie planet.

Czas obserwacji gwiazdy przez Chufu pomógł astronomom uporządkować mieszane sygnały z danych TESS, aby określić, ile planet przechodzi przed gwiazdą i określić echa ich orbit.

„Chufu dał nam tę formację rezonansową, która pozwoliła nam przewidzieć wszystkie inne okresy. Gdyby nie odkrycie Chufu, byłoby to niemożliwe” – powiedział Loki.

Najbliższa planeta potrzebuje nieco ponad dziewięciu ziemskich dni, aby zakończyć swój obrót wokół gwiazdy, a najdalsza planeta potrzebuje około 55 dni. Wszystkie planety krążą wokół swojej gwiazdy szybciej niż Merkury, którego pełne okrążenie wokół Słońca zajmuje 88 dni.

Biorąc pod uwagę bliskość HD110067, planety prawdopodobnie mają wysokie średnie temperatury, podobne do Merkurego i Wenus, wahające się od 166,7°C do 526,7°C.

Dlaczego rytm planetarny jest ważny?

Tworzenie się układów planetarnych, takich jak nasz Układ Słoneczny, może być procesem gwałtownym. Chociaż astronomowie uważają, że planety początkowo mają tendencję do formowania się w rezonansie wokół gwiazd, wpływ grawitacyjny masywnych planet, bliskość przechodzącej gwiazdy lub zderzenie z innym ciałem niebieskim może zaburzyć równowagę harmoniczną.

Większość układów planetarnych nie znajduje się w rezonansie, a te zawierające wiele planet, które zachowały swoje początkowe rytmiczne orbity, są rzadkie, dlatego astronomowie chcą szczegółowo zbadać HD110067 i jego planety jako „rzadką skamieniałość” – powiedział Luckey.

„Uważamy, że tylko około jeden procent wszystkich systemów nadal znajduje się w rezonansie” – stwierdził Luckey w oświadczeniu. „Pokazuje nam pierwotną formację układu planetarnego, który pozostał nienaruszony”.

To odkrycie jest już drugim przypadkiem, w którym Chufu pomógł wykryć układ planetarny za pomocą rezonansu orbitalnego. Pierwsza, tzw TOI-178 ogłoszony w 2021 roku.

„Jak mówi nasz zespół naukowy: Chufu sprawia, że ​​niezwykłe odkrycia wydają się zwyczajne. Z trzech znanych układów rezonansowych składających się z sześciu planet, jest to obecnie drugi odkryty przez Chufu” – powiedział w oświadczeniu Maximilian Günther, naukowiec zajmujący się projektem Chufu w ESA. Tylko trzy lata operacji.”

Idealny cel obserwacji

Autorzy badania twierdzą, że system można również wykorzystać do badania powstawania planet subneptunowych.

Chociaż planety subneptunowe są powszechne w Drodze Mlecznej, nie można ich znaleźć w naszym Układzie Słonecznym. Wśród astronomów nie ma zgody co do tego, jak powstały te planety i z czego są zbudowane, zatem cały układ podNeptunów może pomóc naukowcom w dokładniejszym ustaleniu ich pochodzenia, powiedział Luckey.

Odkryto wiele egzoplanet krążących wokół gwiazd karłowatych, które są znacznie chłodniejsze i mniejsze od naszego Słońca, podobnie jak nasza planeta Słynny układ TRAPPIST-1 i jego siedem planetZostał ogłoszony w 2017 roku. Chociaż system TRAPPIST-1 zawiera również strunę rezonansową, słabość gwiazdy macierzystej utrudnia obserwacje.

Jednak HD110067, która ma masę 80% masy naszego Słońca, jest najjaśniejszą znaną gwiazdą i ma na swojej orbicie ponad cztery planety, więc obserwacja układu jest znacznie łatwiejsza.

Wstępne odkrycia mas planet sugerują, że niektóre z nich mają puszystą atmosferę bogatą w wodór, co czyni je idealnymi celami badań dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Gdy światło gwiazd przechodzi przez atmosfery planet, Webb może zostać wykorzystany do określenia składu każdego świata.

„Planety subneptunowe w układzie HD110067 wydają się mieć małe masy, co wskazuje, że mogą być bogate w gaz lub wodę. Przyszłe obserwacje atmosfer tych planet, powiedziała współautorka badania Jo Anne Egger, doktorantka astrofizyki na Uniwersytecie Uniwersytet w Bernie Na przykład za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba może określić, czy planety mają skaliste wnętrza, czy bogate w wodę – podaje w oświadczeniu.