«Кеплер» помог измерить массу одной из самых маленьких экзопланет

Команда американских астрофизиков смогла измерить массу одной из самых маленьких из обнаруженных экзопланет — Kepler 138b. Она оказалась в 15 раз меньше массы Земли, при диаметре примерно в два раза меньшем. Исследование опубликовано в сегодняшнем выпуске журнала Nature, кратко с ним можно ознакомиться в пресс-релизе NASA.

В определении массы планеты исследователи пользовались данными космического телескопа «Кеплер», благодаря которому и была обнаружена система Kepler-138. Эта система состоит из трех подтвержденных экзопланет (внутренняя b, средняя c и внешняя d), вращающихся вокруг центральной звезды, в 2,5 раза меньшей Солнца и холоднее его. Примерные периоды обращения планет и их размеры были оценены в рамках первичного анализа данных телескопа, в частности, было известно, что Kepler 138b обладает периодом обращения 10,3 дней, а ее диаметр составляет 52 процента земного — это примерно соответствует размерам Марса.

В новом исследовании авторы обратили внимание на колебания периода обращения планет. Эти колебания вызваны взаимным гравитационным влиянием планет друг на друга, которое напрямую определяется их массами. Это же влияние устанавливает так называемый орбитальный резонанс, приводящий к тому, что периоды обращения некоторых планет в Солнечной системе относятся как целые числа. Например, Юпитер и Сатурн имеют резонанс 5:2, то есть за пять юпитерианских лет Сатурн делает ровно два оборота вокруг Солнца. 

Проанализировав данные нескольких лет работы телескопа, астрофизикам удалось установить, что 138b находится почти в резонансе со средней планетой системе, их периоды обращения близки к отношению 3:4. Тем не менее, период ее обращения периодически меняется с амплитудой в 34 минуты. Авторы провели математическое моделирование системы и определили, что такая амплитуда соответствует массе экзопланеты в 2,9-12,5 процентов массы Земли. Это делает Kepler 138b очень похожим на Марс, масса которого также составляет всего 10,7 процентов земной.

Плотность вещества Kepler 138b, в согласии с этими данными, довольно мала и составляет от 1,1 до 5 грамм на кубический сантиметр. Для сравнения, средняя плотность Земли составляет 5,5 грамм на сантиметр кубический.

«Кеплер» видит экзопланеты, лишь тогда, когда те заслоняют собой звезду, вокруг которой они вращаются. При этом они снижают ее видимую светимость, что и регистрируется сенсорами телескопа. На основе графика изменения светимости звезды во время транзита можно оценить не только размеры планеты, но и наличие у них спутников и колец. Однако, у «Кеплера» есть ограничения по чувствительности и увидеть слишком маленькие, по сравнению с центральной звездой, объекты он не может. На данный момент разрабатывается его последователь — телескоп TESS. Ожидается, что его чувствительность позволит обнаружить более 1000 новых экзопланет с размерами меньше земного.