Астрономы определили планетную систему с необычной динамикой вокруг звезды TOI-201. Открытие произошло благодаря данным зонда TESS, управляемого американским космическим агентством. Космическое оборудование работало совместно с наземными обсерваториями, установленными на Антарктическом плато. В звездном скоплении находятся три различных небесных тела. Они взаимодействуют гравитационно интенсивным образом. Конфигурация бросает вызов традиционным моделям формирования планет и привлекает внимание мирового научного сообщества.
Подробное исследование находки было опубликовано в научном журнале Science Advances. Главная звезда находится в созвездии Пиктора. Расстояние от нашей планеты достигает около 370 световых лет. Звезда относится к типу F. Масса и диаметр превышают солнечные примерно в 1,3 раза. Предполагаемый возраст системы составляет около 870 миллионов лет. Относительно короткое время жизни делает это наблюдение еще более актуальным для астрономической науки.
Rocky Super-Earth завершает орбиту вокруг звезды менее чем за шесть дней
Ближайшая к звезде планета получила техническое название TOI-201 d. Ученые относят небесное тело к суперземле. Радиус объекта превышает радиус нашей планеты в 1,39 раза. Масса достигает впечатляющих 5,8-кратных земных размеров. Орбитальный период длится всего 5,85 суток. Скорость поступательного движения указывает на крайнюю близость к основному источнику тепла системы.
Рассчитанная исследователями плотность достигает 11 граммов на кубический сантиметр. Число предполагает преимущественно скальный состав. Ядро планеты должно содержать чрезвычайно плотный материал. Эксцентриситет орбиты составляет 0,3 по астрономическому масштабу. Температура на поверхности исключает всякую возможность существования жидкой воды. Экстремальная жара плавит камни и делает невозможным возникновение жизни в том виде, в котором мы ее знаем.
Близость к родительской звезде создает крайне враждебную среду. Постоянное излучение достигает поверхности планеты без значительных атмосферных барьеров. Измерительные приборы фиксировали точные изменения светового излучения во время транзитов. Фотометрический анализ подтвердил твёрдую природу небесного тела. СуперЗемля функционирует как первое звено в этой сложной гравитационной цепи, влияющей на весь мир.
Газовый гигант и массивный спутник завершают трио эллиптическими траекториями.
Второй член системы носит имя ТОИ-201 б. Небесное тело имеет явные характеристики газового гиганта. Масса примерно вдвое меньше Юпитера. Орбитальный период достигает 53 земных суток. Астрономы классифицируют объект как горячий или теплый Юпитер. Расстояние от звезды приводит к очень высоким температурам в верхних слоях атмосферы планеты.
Орбита этого гиганта имеет умеренный эксцентриситет. Исследователи тщательно отслеживали изменения во времени транзита. Целью было понять возмущения, вызванные другими телами в системе. Данные о лучевой скорости уточнили измерение массы. Точность расчета достигла минимальной погрешности. Динамика газовой планеты напрямую влияет на поведение ее меньшего скалистого соседа.
Третий компонент выводит сложность звездного набора на новый уровень. TOI-201 c имеет орбитальный период 2890 дней. Это время эквивалентно почти восьми земным годам. Масса объекта достигает 15,7 раз массы Юпитера. Значение относит небесное тело к категории коричневых карликов. Предел горения дейтерия отмечает точную границу этой астрономической классификации. Орбита имеет высокий эксцентриситет, с индексом 0,65.
Гравитационное взаимодействие изменит вид на систему с Земли
Вытянутая форма коричневого карлика создает динамичный космический ландшафт. В определенные моменты времени объект приближается к звезде на расстояние, меньшее, чем орбита Марса. Максимальное расстояние превышает положение Юпитера в нашей системе. Частичный транзит, обнаруженный зондом, подтвердил существование массивного тела. Следующее видимое выравнивание должно произойти только в марте 2031 года.
Основные характеристики каждого небесного тела определяют строение системы:
- TOI-201 d: сверхплотная каменистая планета с быстрой орбитой за 5,85 дней и массой в 5,8 раза больше земной.
- ТОЙ-201 b: высокотемпературный газовый гигант со временем перемещения 53 дня и массой в два раза меньше Юпитера.
- TOI-201 c: массивный коричневый карлик с чрезвычайно эллиптической траекторией и орбитальным циклом почти восемь земных лет.
Планеты не имеют одной и той же орбитальной плоскости. Отсутствие компланарности порождает сильные гравитационные взаимодействия между тремя телами. Внешний спутник оказывает постоянное влияние на внутренние миры. Притяжение со временем меняет ориентацию орбит. По оценкам астрономов, нынешняя конфигурация видимых транзитов продлится около 200 лет. По истечении этого периода внутренние планеты больше не будут пересекать поверхность звезды с точки зрения Земли.
Явление затмения продлится тысячи лет. Моделирование указывает на колебания типа фон Цейпеля-Козаи-Лидова как на основной механизм этого изменения. Гравитационное притяжение коричневого карлика действует как невидимый маятник. Наклонение внутренних орбит претерпевает периодические и резкие изменения. Текущая визуальная запись представляет собой редкое окно возможностей в астрономическом масштабе времени.
Телескоп в Антарктиде обеспечил точность данных во время полярной ночи
Проект ASTEP сыграл фундаментальную роль в подтверждении первоначальных результатов. Оборудование работает на станции Конкордия. Инсталляция использует длинные полярные ночи для регистрации непрерывных транзитов. Обсерватория расположена на леднике глубиной 3,2 километра. Условия видимости на площадке остаются исключительно стабильными. Сильный холод и недостаток влажности в атмосфере способствуют улавливанию звездного света.
В исследовании приняли участие крупнейшие международные партнерства в области астрономии. Активное участие приняли команды из Бирмингемского университета и Обсерватории Лазурного Берега. Дополнительные данные поступили из сети LCOGT, распределенной по разным полушариям. Высокоточные спектрографы, такие как CORALIE, HARPS и PFS, предоставили важную информацию. Исследование возглавил исследователь Исмаэль Мирелес из Университета Нью-Мексико.
Архитектура системы ТОИ-201 резко контрастирует с нашей космической средой. В Солнечной системе планеты вращаются практически в одной плоскости. Новое звездное скопление показывает, что формирование планет приводит к весьма разнообразным конфигурациям. Астрономы продолжат наблюдение за звездой. Целью является уточнение орбитальных параметров каждого компонента. Строгий мониторинг помогает проверять теоретические модели эволюции множества систем во Вселенной.