Астрономи з Університету Миколи Коперника в Торуні відкрили нову планету в сузір’ї Великої Ведмедиці. Вона має масу в 11 разів більшу за масу Юпітера, обертається навколо своєї зірки за 14 років і має температуру не більше -100º C.
«Ми не можемо побачити планету, але можемо побачити зірку, навколо якої вона обертається – за допомогою маленького телескопа розміром всього 10 см. Фізичні параметри зірки подібні до параметрів Сонця. Дані вказують на те, що вона на 20% масивніша і вдвічі більша за Сонце. Цікаво, що вона вже пройшла ту стадію еволюції, на якій зараз перебуває Сонце, вона відстала від нього на 5 млрд років. Тому ми можемо припустити, що це також вік всієї планетної системи», – пояснює д-р Хабіл.
Граціан Мацієвський, професор NCU, керівник дослідницької групи з Інституту астрономії NCU, розповідає: «Вона розташована на північній стороні неба в сузір’ї Великої Ведмедиці і має позначення HD 118203, оскільки вперше була занесена в зоряний каталог Генрі Дрейпера під цим номером. Телескоп, який використовувався для спостережень для цього каталогу понад століття тому, зараз знаходиться в нашій обсерваторії в Півніце, поблизу Торуня».
Телескоп Дрейпера – один з перших у світі астрографів, або фотографічних реєстраторів явищ небесної сфери. Він був побудований у 1891 році як «меморіал» передчасно померлому американському фізику-спектроскопісту Генрі Дрейперу, разом з яким його дружина Анна Марія підтримувала амбітну програму Гарвардської обсерваторії під керівництвом Едварда К. Пікерінга з розробки каталогу фотографічних і фотовізуальних яскравостей зірок та їх спектральної класифікації.
За допомогою цього телескопа в Кембриджі було зроблено понад 60 тис. фотометричних і спектральних зображень неба, і він настільки сприяв реалізації задуму Пікерінга, що складений каталог, який містить майже чверть мільйона зірок, отримав назву «Каталог Генрі Дрейпера». Позначення зірок «HD» використовується і сьогодні і знайоме всім астрономам у всьому світі.
Вже майже 20 років астрономи знали, що навколо зірки HD 118203 обертається досить масивна планета. У 2006 році був відкритий перший газовий гігант з масою в дві маси Юпітера, який обертається навколо зірки по щільній орбіті всього за шість днів. «Доплерівські спостереження, однак, показали, що це не кінець історії, що там може бути ще одна планета. Тому ми негайно включили цю систему в наші програми спостережень, – розповідає професор Анджей Недзельський, співавтор відкриття.
«Спочатку, в рамках Торунь-Пенсильванської програми дослідження екзопланет, що проводиться у співпраці з професором Александром Волщаном, ми відстежували об’єкт за допомогою одного з найбільших оптичних інструментів на Землі – дев’ятиметрового телескопа Хоббі-Еберлі в Техасі». Результати були настільки багатообіцяючими, що вчені разом з іспанськими колегами продовжили спостереження за зіркою на Канарських островах, використовуючи італійський телескоп «Галілео». Ця обсерваторія була оснащена найкращими приладами, призначеними для відкриття планет. «Однак вісім років досліджень не дали відповіді, що це за об’єкт», – додає професор Недзельський.
Ще сім років знадобилося торунським астрономам, щоб отримати неспростовні докази того, що вони мають справу з планетою. «Терпіння окупається», – каже професор Мацєєвський. «Нові спостереження, зібрані в березні 2023 року, виявилися вирішальними у визначенні параметрів орбіти планети. Щобільше, оскільки планеті потрібно кілька років, щоб обертатися навколо своєї зірки, ми змогли поєднати наші доплерівські спостереження з наявними астрометричними вимірюваннями, щоб однозначно визначити її масу. Це дозволило нам побудувати повну модель цієї планетної системи і вивчити її динамічну поведінку».
Однак перед цим необхідно було переконатися, що в системі більше немає планет, які б ховалися. Це завдання взяла на себе студентка астрономічного факультету Юлія Сержпутовська. «Я проаналізувала фотометричні спостереження, отримані за допомогою космічного телескопа Transiting Exoplanet Survey Satellite, які показали, що навколо HD 118203 немає інших планет, більших за вдвічі більшу Землю, а отже, недостатньо масивних, щоб мати значення для вивчення динаміки системи», – розповідає Юлія Серзпутовська.
Виявилося, що астрономи відкрили ієрархічну планетну систему. «Це своєрідна конфігурація, в якій одна планета утворює тісну пару зі своєю зіркою, а друга планета обертається навколо пари по орбіті, достатньо широкій, щоб, так би мовити, утворити ще одну пару з першою», – пояснює професор Кшиштоф Гождзевський, який провів детальні чисельні дослідження динаміки системи.
Обидві планети масивні і обертаються по досить витягнутих орбітах. Попри це, їхній взаємний гравітаційний вплив не дестабілізує систему в масштабах мільйонів років. «Ми показали, що це відбувається завдяки ефектам, які випливають із загальної теорії відносності. Якби не ці ефекти, планети поводилися б як тремтливі пружини, постійно змінюючи форму своїх орбіт і свою орієнтацію в просторі», – додає професор Гождзевський.
Астрономи визнають, що знання про формування та еволюцію планетних систем все ще приховують багато фундаментальних невідомих. Ієрархічні системи на кшталт HD 118203, яких відомо лише з десяток, дозволяють досліджувати гіпотези формування масивних планет.
Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.
Читайте також: