Астрономы определили массу «планеты-младенца» из системы Беты Живописца

Астрономы определили массу очень молодой экзопланеты, которая вращается вокруг Беты Живописца — звезды, расположенной в 63 световых годах от Земли. Она оказалась в 9-13 раз больше Юпитера, сообщается в исследовании в журнале Nature Astronomy.

Система Беты Живописца очень молода. По оценкам исследователей, ее возраст составляет всего 20 миллионов лет — она ровно в 225 раз младше Солнечной системы. Именно поэтому она привлекает столь пристальное внимание ученых: это редкая возможность увидеть, как эволюционирует звезда, которая сформировалась совсем недавно по космическим меркам. Кроме того, вокруг нее вращается планета Бета Живописца b, которая находится на расстоянии примерно 9 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Солнца до Земли). Считается, что она также родилась относительно недавно, поэтому наблюдая за планетой ученые также могут понять, как ведут себя подобные небесные тела на ранних стадиях существования.

В то же время, молодой возраст системы сильно мешает ее изучению. Бета Живописца находится на полосе нестабильности диаграммы Герцшпрунга — Расела, которую занимают пульсирующие переменные звезды. В 2003 году фотометрический мониторинг звезды выявил колебания в яркости, что впоследствии было подтверждено другими астрономами. Это затрудняет точные измерения радиальной скорости звезды — скорости, с которой Бета Живописца движется по направлению к Земле и от нее. Обычно метод радиальных скоростей (он же метод Доплера) используется для поиска экзопланет, так как звезда, обладающая планетной системой, будет двигаться по своей собственной небольшой орбите в ответ на притяжение планеты. Кроме того, он позволяет оценить массу планеты. Однако такой подход позволяет получить точные данные только тогда, когда система уже прошла ранние этапы эволюции.

Астрономы Игнас Снеллен (Ignas Snellen) и Энтони Браун (Anthony Brown) из Лейденского университета использовали альтернативный метод, чтобы определить параметры Беты Живописца b. Для этого они использовали данные космического телескопа Hipparcos, который был запущен в 1989 году для выполнения астрометрических наблюдений (измерения координат, расстояний и собственных движений светил), и телескопа Gaia, собравшего информацию о положении на небе и яркости 1,7 миллиарда звезд.

«Звезды движутся по разным причинам. Во-первых, они, как и Солнце, вращаются вокруг центра Млечного пути. С Земли это выглядит как линейное движение, проецируемое на небо — это называется собственным движением. Кроме того, существует эффект параллакса, который вызван вращением Земли вокруг светила. Благодаря ему в течение года мы видим одну звезду под разным углом», — комментирует Снеллен.

Кроме того, существуют небольшие колебания в траектории звезды, движущейся по небесной сфере — минимальные отклонения от ожидаемого курса, вызванные гравитационным влиянием вращающейся рядом планеты. Измеряя эти отклонения, исследователи могут вычислить ее примерную массу. Однако чтобы зарегистрировать их, ученым необходимо наблюдать за небесным телом в течение долгого времени. Астрономы решили эту проблему, совместив данные телескопа Hipparcos, который наблюдал Бету Живописца 111 раз между 1990 и 1993 годом, а также 32 наблюдения звезды телескопом Gaia в 2014-2016 году. Таким образом исследователи смогли посмотреть на движение небесного тела с разницей в 24 года.

Выяснилось, что масса планеты Беты Живописца b в 11 ± 2 раз больше, чем у Юпитера. Ее период вращения вокруг собственной оси предположительно равен 22,2 года. Это согласуется со сценариями, в которых планета формируется в системе с высокой энтропией вокруг горячей звезды. Полученный результат представляет собой важный шаг к лучшему пониманию процессов, связанных с эволюцией планет, и предвосхищает захватывающие открытия, которые будут сделаны благодаря Gaia в будущем.

Сегодня Gaia уже помог составить подробную трехмерную карту Млечного пути, которая содержит более миллиарда звезд. Кроме того, благодаря ему астрономам удалось определить точное расстояние для полярной звезды и уточнить скорость расширения Вселенной.

Кристина Уласович