Астрономы обнаружили поющие планеты

В недавно открытой системе шесть экзопланет вращаются вокруг звезды с определенным орбитальным резонансом.

Звездная система, известная как TOI-178 находится примерно в 200 световых годах от нас и включает шесть планет, пять из которых образуют резонансную цепь, то есть вращаются вокруг центрального светила в строго заданном ритме, а их плотности, наоборот, не следуют привычной нам закономерности, пишет «Фокус».

В видео мелодия играет, когда планета проходит либо полную орбиту, либо ее половину, и когда они выстраиваются в этих точках, то начинают играть в резонансе. TOI-178 — действительно странная звездная система. Самая внутренняя ее планета проходит орбиту за два дня, в то время как самая медленная за 20.

Аналогичный орбитальный резонанс наблюдается, например, у спутников Юпитера: Ио, Европы и Ганимеда. За то время как самый дальний, Ганимед делает один полный оборот, Европа совершает два, а ближайший к Юпитеру Ио — четыре. Это означает, что они играют одну и ту же мелодию в разных октавах.

Однако планеты, вращающиеся вокруг звезды TOI-178, находятся в гораздо более сложной резонансной цепи, подчиняясь правилу 18:9:6:4:3. Это самая длинная резонансная закономерность, известная среди планетных систем.

Только после открытия своеобразной «мелодии» звездной системы TOI-178 астрономы обнаружили шестую планету. Они использовали резонансный ритм, чтобы вычислить, где на ее орбите будет находиться дополнительная планета.

Удивительный «ритм-танец» был обнаружен с помощью телескопа Европейской Южной обсерватории (ESO) в Чили — Very Large Telescope (VLT). Однако это не просто орбитальный курьез. «Орбиты в этой системе очень строго упорядочены. Это говорит нам о том, что со времени ее образования она развивалась чрезвычайно гладко и спокойно», — пояснил Янн Алиберт, соавтор исследования из Бернского университета.

Но даже если расположение орбит в системе столь филигранно упорядочено, с плотностями планет все гораздо хуже. «Здесь же мы видим, что планета, столь же плотная, как Земля, расположена по соседству с «раздутой», у которой плотность вдвое меньше, чем у Нептуна. А следом за ней идет планета, с плотностью, как у Нептуна. Это совсем не то, к чему мы привыкли», — отмечает Натан Хара, еще один автор исследования из Университета Женевы.

Помимо того, что астрономы много рассказывают о том, как TOI-178 сформировалась, они надеются что дальнейшее ее изучение даст важные подсказки о том, как образуются и эволюционируют планеты в планетных системах. «Такой контраст между ритмической гармонией орбитальных движений и неупорядоченными плотностями планет совершенно противоречит нашему пониманию закономерностей образования и развития планетных систем», — добавил Адриен Лелеу, астрофизик из Бернского университета Швейцарии, руководивший исследованием.

На этой карте показано расположение планетной системы TOI-178 в созвездии Скульптора. Карта включает в себя большинство звезд, видимых невооруженным глазом при хороших условиях, а расположение системы обозначено красным кружком.

В статье ученых даже утверждается, что резонансы и вариации плотностей, обнаруженных в звездной системе TOI-178, могут сделать ее «Розеттским камнем» в понимании образования и эволюции планет. Если исследователям удастся найти планеты в «обитаемой зоне» звезды, где на их поверхности может существовать жидкая вода, для науки это станет важным и поворотным моментом. Ученые надеются, что, продолжая резонансную цепочку и используя предстоящий Чрезвычайно большой телескоп ESO они смогут найти больше планет и запечатлеть их.