Поиск экзопланет давно стал одним из самых быстроразвивающихся направлений современной астрономии. За последние десятилетия учёные обнаружили тысячи миров за пределами Солнечной системы. Однако большинство известных экзопланет имеют одну общую особенность — они расположены сравнительно близко к своим звёздам и совершают полный оборот за несколько дней, недель или месяцев.
Недавно астрономы сообщили об открытии сразу нескольких исключительно редких молодых планет, которые обращаются вокруг своих звёзд по очень протяжённым орбитам. Эти объекты относятся к числу молодых транзитных экзопланет с самыми длинными периодами обращения, известных на сегодняшний день. Находка позволяет учёным лучше понять процессы формирования планетных систем и увидеть этапы развития, напоминающие раннюю историю нашей собственной Солнечной системы.
Почему большинство известных экзопланет имеют короткие орбиты
На первый взгляд может показаться странным, что среди тысяч открытых экзопланет преобладают миры, расположенные близко к своим звёздам. Однако причина связана не с особенностями самой Вселенной, а с методами наблюдений.
Одним из самых успешных способов поиска экзопланет остаётся транзитный метод. Он основан на регистрации небольших изменений яркости звезды, когда планета проходит между звездой и наблюдателем.
Если планета находится очень близко к своей звезде, такие прохождения происходят часто. Астрономы могут наблюдать несколько транзитов за относительно короткое время и уверенно подтвердить существование объекта.
Совсем иначе обстоит ситуация с планетами, которые обращаются далеко от звезды. Если орбитальный период составляет несколько лет, а иногда и десятилетий, вероятность наблюдать хотя бы один транзит становится значительно ниже.
Именно поэтому подобные объекты относятся к числу самых сложных для обнаружения.
Молодые планеты как окно в прошлое
Особую ценность новому открытию придаёт возраст обнаруженных миров.
Большинство хорошо изученных экзопланет существуют уже миллиарды лет. За это время их атмосферы, орбиты и внутреннее строение могли существенно измениться.
Молодые планеты позволяют наблюдать более ранние стадии эволюции. Фактически они дают возможность увидеть процессы, которые происходили в Солнечной системе вскоре после её образования около 4,6 миллиарда лет назад.
Поэтому каждое подобное открытие помогает проверить существующие теории формирования планет и уточнить модели развития планетных систем.
Редкая находка среди молодых звёзд
В центре исследования оказались молодые звёзды, возраст которых составляет лишь несколько десятков миллионов лет. По астрономическим меркам это чрезвычайно мало.
Для сравнения, возраст Солнца превышает 4,5 миллиарда лет.
Именно вокруг таких молодых светил астрономам удалось обнаружить несколько планет, совершающих обращения по необычно длинным орбитам. Некоторые из них требуют нескольких лет для завершения одного оборота вокруг своей звезды.
Это делает их своеобразными аналогами планет-гигантов внешней части Солнечной системы, которые также движутся по протяжённым орбитам.
Почему открытие считается важным
До настоящего времени молодые транзитные планеты с длинными периодами обращения были чрезвычайно редкими.
Сочетание сразу двух факторов — молодого возраста системы и большой орбитальной дистанции — делает такие объекты настоящей редкостью для наблюдательной астрономии.
Каждая новая подобная находка предоставляет информацию о том, как формируются орбиты планет на ранних этапах развития системы.
Кроме того, учёные получают возможность изучать взаимодействие молодых планет с остатками протопланетного диска — облака газа и пыли, из которого они возникли.
Что известно о найденных мирах
Обнаруженные объекты относятся к категории газовых гигантов.
Их размеры значительно превышают размеры Земли и ближе к таким планетам, как Юпитер и Сатурн.
При этом исследователей интересуют не только сами планеты, но и условия, в которых они существуют. Молодой возраст систем означает, что многие процессы формирования ещё могут продолжаться или оставлять заметные следы в наблюдаемых характеристиках.
Некоторые из планет продолжают постепенно охлаждаться после своего рождения, сохраняя тепло, накопленное в процессе формирования.
Благодаря этому они могут выглядеть иначе, чем более старые планеты аналогичной массы.
Почему длинные орбиты важны для науки
Современные модели формирования планет предполагают, что гигантские планеты обычно возникают на значительном расстоянии от своей звезды.
Именно во внешних областях протопланетного диска содержится достаточно вещества для образования крупных газовых оболочек.
Однако многие из известных экзопланет-гигантов находятся очень близко к своим звёздам. Это привело к появлению гипотезы о миграции планет, согласно которой после формирования они могут существенно менять своё положение.
Молодые системы позволяют проверить эти идеи.
Если гигантские планеты ещё сохраняют удалённые орбиты, это может указывать на то, что миграционные процессы либо ещё не завершились, либо протекают не во всех системах одинаково.
Сложности наблюдений
Обнаружение таких объектов требует огромного терпения.
Если планета проходит перед своей звездой раз в несколько лет, астрономам приходится вести наблюдения очень долго. В некоторых случаях подтверждение открытия занимает годы.
Дополнительные трудности создаёт молодость звезды. Молодые светила обычно более активны, чем старые.
На их поверхности часто возникают крупные пятна, вспышки и другие процессы, способные изменять яркость звезды и усложнять поиск транзитов.
Поэтому выделить слабый сигнал проходящей планеты среди многочисленных колебаний бывает весьма непросто.
Роль современных космических телескопов
Большую роль в подобных открытиях играют космические обсерватории нового поколения.
Современные телескопы способны непрерывно наблюдать огромные участки неба и отслеживать изменения яркости миллионов звёзд одновременно.
Такие данные позволяют выявлять даже редкие и маловероятные события.
Особенно важным становится накопление многолетних архивов наблюдений. Иногда планета проявляет себя лишь один раз за весь период работы космической миссии, и только сопоставление различных наборов данных позволяет подтвердить её существование.
По мере увеличения продолжительности наблюдений число подобных открытий будет расти.
Возможность изучения атмосфер
Одним из наиболее ценных преимуществ транзитных планет является возможность исследования их атмосфер.
Когда планета проходит перед звездой, часть звёздного света проходит через её газовую оболочку. Анализируя этот свет, астрономы могут определять состав атмосферы, наличие облаков и другие характеристики.
Для молодых гигантских планет такие исследования особенно важны.
Они позволяют выяснить, как меняются атмосферы в первые десятки миллионов лет после формирования и какие процессы определяют дальнейшую эволюцию планеты.
Будущие наблюдения могут помочь уточнить состав этих миров и условия, существующие в их верхних слоях.
Сравнение с ранней Солнечной системой
Одной из наиболее интересных сторон открытия является возможность сравнения обнаруженных систем с прошлым нашей планетной семьи.
Сегодня Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун обращаются вокруг Солнца по большим орбитам. Однако учёные считают, что их расположение в прошлом могло отличаться от современного.
Изучение молодых планетных систем помогает понять, какие процессы привели к формированию нынешней архитектуры Солнечной системы.
Каждый новый молодой газовый гигант становится своеобразным экспериментом природы, позволяющим проверить существующие теории планетной эволюции.
Новое поколение исследований
В ближайшие годы астрономы рассчитывают значительно расширить число известных молодых планет с длинными орбитами.
Большие надежды связаны с новыми наземными обсерваториями и космическими телескопами, которые будут обладать более высокой чувствительностью.
Особый интерес представляют объекты, находящиеся на промежуточных расстояниях от своих звёзд. Именно они могут помочь заполнить пробел между близкими горячими гигантами и удалёнными планетами, подобными Юпитеру.
Полученные данные позволят создать более полную картину формирования планетных систем во Вселенной.
Редкие миры, раскрывающие тайны рождения планет
Открытие молодых транзитных экзопланет с рекордно длинными орбитальными периодами стало важным событием для современной астрономии. Такие объекты встречаются крайне редко, поскольку их трудно обнаружить и ещё сложнее подтвердить их существование.
Однако именно благодаря подобным находкам учёные получают возможность наблюдать ранние этапы эволюции планетных систем. Молодые газовые гиганты на удалённых орбитах помогают понять, где и как формируются крупные планеты, каким образом меняются их орбиты и насколько типичной является архитектура нашей собственной Солнечной системы.
Каждое новое открытие подобного рода показывает, что разнообразие планетных систем значительно превосходит прежние представления. А по мере накопления данных астрономы всё ближе подходят к пониманию того, какие процессы определяют судьбу планет с момента их рождения и на протяжении миллиардов лет дальнейшей эволюции.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
