Астрономы обнаружили недалеко от нас звёздную систему с шестью субнептунами в резонансе — это редкость

Международная группа исследователей при помощи космических телескопов TESS и «Хеопс» разгадала загадку редкой звёздной системы с шестью планетами — она располагается в ста световых годах от Земли, а её изучение поможет раскрыть новые тайны, связанные с формированием планет.

Источник изображений: esa.int

В центре звёздной системы находится похожая на солнце звезда под названием HD110067, а наблюдается она в созвездии Волосы Вероники. Вокруг неё вращаются шесть планет больше Земли, но меньше Нептуна — субнептуны, которые часто встречаются на орбитах солнцеподобных звёзд во Млечном Пути. Планеты, обозначенные буквами от b до g, вращаются в орбитальном резонансе. На каждые шесть витков планеты b, ближайшей к звезде, планета g совершает ровно один оборот. Пока планета c делает три оборота вокруг звезды, планета d делает два. А когда планета e совершает четыре оборота, планета f делает три. Этот гармонический ритм создаёт резонансную цепочку, в которой все они иногда выстраиваются в ряд. Звёздная система сформировалась около миллиарда лет назад, за прошедшее время в ней изменилось очень немногое, и это открытие может пролить свет на эволюцию планет и происхождение распространённых в нашей галактике субнептунов.

Исследователи впервые обратили внимание на эту звёздную систему в 2020 году, когда американский космический телескоп TESS зафиксировал снижение яркости HD110067, что часто свидетельствует о прохождении планеты по диску звезды. На основе полученных в 2020 году данных учёные определили периоды обращения двух планет в этой звёздной системе. Спустя два года TESS снова наблюдал за этой звездой, и его данные показали другие орбитальные периоды планет. Когда данные не сошлись, исследователи решили продолжить наблюдение на другом телескопе — выбор пал на европейский «Хеопс» (CHaracterising ExOPlanet Satellite — CHEOPS), который позволяет наблюдать по одной звезде за раз, тогда как TESS охватывает сразу целый участок неба. При помощи «Хеопса» удалось открыть третью планету, а дельнейшее сопоставление данных его наблюдения с информацией TESS позволило установить присутствие и трёх остальных.

Ближайшая к звезде планета совершает вокруг неё оборот за 9 земных дней, а самой дальней требуется 55. Для сравнения, ближайшая к нашему Солнцу планета Меркурий делает оборот вокруг звезды за 88 земных дней. Учитывая, насколько близки планеты к HD110067, их средние температуры, вероятно, близки к температурам Меркурия и Венеры — согласно оценкам, их диапазон составляет от 167 до 527 °C.

Формирование звёздных систем традиционно характеризуется как достаточно агрессивный процесс. Астрономы считают, что первоначально планеты имеют тенденцию формироваться в резонансе вокруг своих звёзд, но впоследствии гармоническое равновесие нарушается гравитационным влиянием массивных планет, а также столкновениями со звездой и другими объектами. Большинство звёздных систем не находится в резонансе, а системы с несколькими планетами, сохранившие свои первоначальные ритмы, являются большой редкостью, поэтому исследователи хотят детально изучить HD110067 и её планеты. Они считают, что первозданный резонанс сохраняют не более 1 % систем. Всего известны лишь три такие системы с шестью планетами, и две из них за три года своей работы обнаружил «Хеопс» — первой была TOI-178, о которой объявили в 2021 году.

Известна также система TRAPPIST-1, в которой семь планет вращаются вокруг красного карлика — она имеет резонансную цепочку, но наблюдение за ней затруднено из-за небольшой яркости звезды. А вот HD110067 с массой в 80 % солнечной является самой яркой известной звездой, на орбите которой более четырёх планет. Особую ценность системе придают обращающихся вокруг неё шесть субнептунов — они достаточно распространены в нашей галактике, но в Солнечной системе таких планет нет; у астрономов отсутствует единое мнение об их формировании о составе, что придаёт изучению HD110067 большое значение. Первоначальные данные о массе этих планет позволяют предположить, что некоторые из них обладают объёмной, богатой водородом атмосферой, а значит, их можно будет изучать при помощи телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST): звёздный свет проникает через их атмосферу, и космическая обсерватория поможет определить состав каждой планеты.