Система из шести экзопланет удивила ученых

Использовав несколько инструментов, в том числе Очень Большой телескоп Европейской Южной обсерватории (VLT ESO), астрономы обнаружили систему шести экзопланет, пять из которых обращаются вокруг своей центральной звезды в резонансе. Об открытии сообщается в пресс-релизе ESO.

Когда группа исследователей впервые наблюдала TOI-178 — звезду, находящуюся на расстоянии около 200 световых лет от нас в созвездии Скульптора, — астрономы решили, что обнаружили две планеты, обращающиеся вокруг этой звезды по одной и той же орбите. Однако более пристальный взгляд показал, что дело обстоит совершенно иначе. «Продолжая наши наблюдения, мы поняли, что система содержит не две планеты, обращающиеся вокруг звезды на примерно одинаковом расстоянии от нее, а целую группу планет, образующих очень необычную конфигурацию», — говорит руководитель нового исследования Адриен Лёло (Adrien Leleu) из Женевского и Бернского университетов.

Исследование показало, что система содержит шесть экзопланет и что все они, кроме одной, ближайшей к звезде, в процессе своего движения по орбитам находятся в резонансе. Это означает, что в их движении вокруг звезды имеются регулярно повторяющиеся конфигурации. Похожие резонансные явления наблюдаются в орбитах трех «галилеевых лун» Юпитера: Ио, Европы и Ганимеда. Ближайшая из них к Юпитеру, Ио, совершает вокруг материнской планеты четыре полных оборота, пока Ганимед, самый дальний спутник из трех, совершает всего один; а Европа совершает вокруг Юпитера один оборот за время двух оборотов Ио.

У пяти внешних экзопланет в системе TOI-178 наблюдается гораздо более сложная система резонансов, одна из самых длинных «резонансных цепочек», когда-либо обнаруженных у планет. Если три спутника Юпитера находятся в резонансе 4:2:1, то пять планет системы TOI-178 образуют резонансную цепь 18:9:6:4:3! Пока вторая от звезды планета (первая в резонансной цепи) совершает 18 оборотов, третья от звезды (вторая в цепи) делает их 9, и т. д. В действительности ученые сначала нашли в системе только пять планет, но анализируя их резонансный ритм, сумели вычислить, где должна в этой цепочке находиться еще одна, добавочная планета и как её найти, когда появится следующее «окно наблюдений» системы.

«Танец» планетных резонансов — не просто любопытное сочетание орбит. Он указывает на важные закономерности в прошлом развитии планетной системы. «Орбиты в этой системе очень строго упорядочены, и это говорит нам о том, что со времени образования система развивалась чрезвычайно гладко и спокойно», — объясняет один из авторов работы Янн Алиберт (Yann Alibert) из Бернского университета. Если бы система подверглась значительному возмущению на ранних этапах своего развития, например, вследствие гигантского соударения, хрупкое равновесие орбитальных резонансов неизбежно было бы разрушено.

Но если расположение орбит в системе столь филигранно упорядочено, то плотности не демонстрируют аналогичного порядка. «Оказывается, что планета, столь же плотная, как Земля, расположена по соседству с другой, прямо-таки мягкой, как пух, с плотностью вдвое меньшей, чем у Нептуна, а следом за ней идет планета с плотностью, как у Нептуна. Это совсем не похоже на то, к чему мы привыкли», — говорит Натан Хара (Nathan Hara) из Женевского университета. В Солнечной системе, например, планеты в этом отношении расположены гораздо более упорядоченно: плотные каменистые планеты расположены вблизи центральной звезды, а обладающие малой плотностью газовые гиганты — вдали от нее. «Такой контраст между ритмической гармонией орбитальных движений и неупорядоченными плотностями планет совершенно противоречит нашему пониманию закономерностей образования и развития планетных систем», — говорит Адриен Лёло.

Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.