Астрономы, работающие с данными космического телескопа TESS, обнаружили 27 новых кандидатов в экзопланеты в двойных звездных системах. Это открытие особенно важно, поскольку долгое время считалось, что формирование планет возле двух звезд должно быть крайне нестабильным и сложным процессом.
Новые результаты показывают, что планетные системы в двойных системах могут быть значительно более распространенными, чем предполагалось ранее. Работа также помогает лучше понять, как именно возникают планеты в сложных гравитационных условиях.
Что такое двойные звездные системы
Двойной звездной системой называют систему, в которой две звезды связаны гравитацией и вращаются вокруг общего центра масс.
Подобные системы чрезвычайно распространены в нашей Галактике.
По современным оценкам, значительная часть звезд Млечного Пути входит именно в двойные или кратные системы.
Это означает, что вопрос существования планет возле двух звезд напрямую связан с вероятным количеством потенциально обитаемых миров во Вселенной.
Почему ученые раньше сомневались
Формирование планет требует относительно стабильной среды.
Обычно планеты возникают внутри протопланетного диска — огромного вращающегося облака газа и пыли вокруг молодой звезды.
Однако в двойных системах гравитация двух звезд создает сложную динамику:
- орбиты могут становиться нестабильными;
- столкновения частиц усиливаются;
- диск деформируется;
- меняется распределение вещества;
- возможны сильные гравитационные возмущения.
Из-за этого долгое время считалось, что образование планет в подобных условиях может быть затруднено.
Что обнаружил телескоп TESS
Космический телескоп TESS занимается поиском экзопланет методом транзитов.
Аппарат фиксирует небольшие падения яркости звезд, возникающие в момент прохождения планеты перед звездным диском.
Анализируя данные TESS, исследователи нашли 27 новых кандидатов в планеты именно в двойных системах.
Это не означает, что все объекты уже окончательно подтверждены, однако результаты выглядят крайне перспективными.
Почему подобные открытия особенно сложны
Искать планеты у двойных звезд намного труднее, чем у одиночных.
Главная проблема заключается в том, что свет сразу двух звезд усложняет анализ наблюдений.
Астрономам приходится учитывать:
- изменения яркости обеих звезд;
- сложную орбитальную динамику;
- дополнительные гравитационные эффекты;
- взаимные затмения звезд;
- искажения сигналов.
Из-за этого многие потенциальные планеты могли оставаться незамеченными в предыдущих наблюдениях.
Какие бывают планеты в двойных системах
Существует несколько основных вариантов расположения планет.
В одних случаях планета вращается вокруг одной звезды, а вторая находится далеко.
В других — планета обращается сразу вокруг обеих звезд одновременно. Такие миры называют циркумбинарными планетами.
Именно второй вариант долгое время считался особенно проблематичным для формирования стабильных орбит.
Почему циркумбинарные планеты привлекают особое внимание
Миры с двумя солнцами давно стали популярными в научной фантастике, однако сегодня они являются вполне реальными объектами астрофизики.
Одна из самых известных циркумбинарных планет — Kepler-16b, открытая в 2011 году.
После этого открытия стало ясно, что планеты действительно способны существовать в системах с двумя звездами.
Новые данные TESS существенно расширяют число подобных кандидатов.
Почему открытие важно для статистики экзопланет
Сегодня астрономы знают уже тысячи экзопланет.
Однако большинство обнаруженных миров находится возле одиночных звезд.
Если окажется, что двойные системы тоже часто содержат планеты, общее количество потенциальных планет в Галактике может быть значительно выше, чем считалось ранее.
Это напрямую влияет на оценки:
- распространенности планет;
- вероятности существования жизни;
- разнообразия планетных систем;
- процессов формирования миров.
Как TESS ищет экзопланеты
Телескоп TESS наблюдает огромные участки неба и одновременно отслеживает яркость множества звезд.
Когда планета проходит перед звездой, яркость слегка уменьшается.
По этим данным ученые могут определить:
- размер планеты;
- период обращения;
- расстояние до звезды;
- особенности орбиты.
Однако в двойных системах сигналы оказываются значительно сложнее.
Почему двойные системы важны для теории формирования планет
Открытие новых кандидатов помогает проверить современные модели образования планет.
Если планеты успешно возникают даже в нестабильных двойных системах, значит процессы формирования миров более устойчивы, чем предполагалось ранее.
Это может означать, что:
- планеты способны формироваться в гораздо более разных условиях;
- протопланетные диски устойчивее к гравитационным возмущениям;
- сложные звездные системы не являются препятствием для возникновения миров.
Какие планеты находят чаще всего
Пока большинство обнаруженных кандидатов не напоминают Землю.
Многие из них относятся к:
- газовым гигантам;
- суперземлям;
- горячим планетам с короткими орбитами.
Однако сам факт существования стабильных планет в двойных системах уже считается важным результатом.
Почему обитаемость в двойных системах изучают отдельно
Наличие двух звезд делает климат планеты потенциально более сложным.
На условия могут влиять:
- изменения освещенности;
- особенности орбит;
- колебания температуры;
- взаимодействие звездных ветров;
- нестабильность гравитации.
Тем не менее современные модели показывают, что некоторые двойные системы могут иметь устойчивые зоны обитаемости.
Что такое зона обитаемости
Зоной обитаемости называют область вокруг звезды, где температура потенциально позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты.
В двойных системах расчет таких зон особенно сложен, поскольку необходимо учитывать излучение сразу двух звезд.
Иногда это даже расширяет потенциально пригодные для жизни области.
Почему новые открытия стали возможны именно сейчас
Современная экзопланетная астрономия переживает период стремительного развития.
Ученые используют:
- космические телескопы;
- высокоточные спектрографы;
- методы машинного обучения;
- сложные компьютерные модели;
- огромные базы наблюдений.
Раньше многие сигналы просто терялись в шуме или считались слишком сложными для анализа.
Как ученые будут подтверждать кандидатов
После первичного обнаружения необходимы дополнительные наблюдения.
Астрономы должны убедиться, что сигнал действительно связан с планетой, а не вызван:
- активностью звезд;
- ошибками наблюдений;
- затмениями;
- фоновыми объектами;
- особенностями самой двойной системы.
Для подтверждения используются:
- спектроскопия;
- повторные наблюдения;
- измерение лучевых скоростей;
- моделирование орбит.
Почему двойные системы могут быть очень разными
Не все двойные звезды похожи друг на друга.
Они могут отличаться:
- расстоянием между звездами;
- массой;
- температурой;
- возрастом;
- стабильностью орбит.
Из-за этого условия формирования планет тоже сильно различаются.
Некоторые системы оказываются крайне хаотичными, другие — достаточно стабильными для существования долгоживущих орбит.
Как это влияет на поиски внеземной жизни
Чем больше потенциальных планетных систем существует, тем выше вероятность обнаружения миров с подходящими условиями.
Если планеты распространены даже у двойных звезд, это значительно расширяет список возможных мест для поиска жизни.
Для астробиологии это имеет огромное значение.
Какие миссии продолжат подобные исследования
В ближайшие годы поиски экзопланет продолжатся с помощью:
- James Webb Space Telescope;
- Nancy Grace Roman Space Telescope;
- PLATO Европейского космического агентства;
- Extremely Large Telescope;
- других наземных обсерваторий.
Эти инструменты смогут изучать атмосферы экзопланет и уточнять характеристики двойных систем.
Почему открытие TESS важно для всей астрономии
Еще несколько десятилетий назад само существование планет за пределами Солнечной системы оставалось неподтвержденным.
Сегодня астрономы обнаруживают миры в самых разных условиях:
- возле красных карликов;
- вокруг гигантских звезд;
- в плотных звездных системах;
- у двойных звезд;
- на экстремальных орбитах.
Новые кандидаты, найденные TESS, показывают, что планетные системы могут формироваться даже там, где раньше это считалось маловероятным.
Это постепенно меняет представления человечества о том, насколько разнообразной и богатой на миры может быть наша Галактика.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
