Планеты, похожие на Юпитер и Нептун, обнаружены в системе солнцеподобной звезды

Астрономы обнаружили две экзопланеты — интригующую пару газовых гигантов, вращающихся вокруг звезды, настолько похожей на Солнце, что она практически может быть его близнецом, и эта находка может научить нас кое-чему о солнечных системах, подобных нашей.

Звезда HIP 104045, расположенная в 175 световых годах от нас, имеет по крайней мере два больших мира, вращающихся вокруг нее: один примерно в половину массы Юпитера на 6,3-летней орбите, а другой примерно в 2,5 раза больше массы Нептуна на 316-дневной орбите.

Это открытие помогает понять разнообразие систем, которые могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу, в надежде найти вторую Землю.

Как единственное пока известное место во Вселенной, где развивается биосфера, Земля является нашим планом условий, необходимых для жизни. Но Земля не существует изолированно; вокруг нее находится целая планетарная система с семью другими планетами, бесчисленными астероидами и карликовыми планетами и нашей звездой Солнцем.

Недавние исследования показывают, что архитектура планетной системы играет важную роль в обитаемости планеты в ситуации Земли. Присутствие астероидов и комет, которые могут доставить на планету определенные ингредиенты жизни, очень важно.

Также кажется, что Юпитер играет важную роль: он защищает внутреннюю часть Солнечной системы от постоянной бомбардировки метеоритами, влияя как на пояс астероидов, так и на астероиды, которые разделяют его орбиту. Но его огромная гравитация может также нарушать орбиты этих меньших тел, отбрасывая их внутрь Солнечной системы. В начале истории системы Юпитер, вероятно, сыграл важную роль в том, чтобы помочь этим камням достичь Земли.

«Аналоги Юпитера формируются преимущественно вокруг звезд с металличностью, близкой к солнечной, и, поразительно, что потенциально обитаемые маломассивные планеты могут быть обычным явлением возле звезд, в системе которых находится большой газовый гигант», — говорят ученые.

«Маленькие планеты размером с Землю встречаются чаще, чем планеты-гиганты. Эти факторы открывают прецеденты для поиска планет земного типа вокруг звезд, подобных Солнцу, в первую очередь при поиске планет, подобных Юпитеру».

С 2014 года астрономы используют высокоточный прибор для поиска планет — HARPS, на 3,6-метровом телескопе La Silla Европейской южной обсерватории в чилийской пустыне Атакама. Они ищут планеты возле звезд, похожих на Солнце.

На бумаге звезда HIP 104045 — почти идеальное совпадение. Ее металлическое содержание очень похоже на солнечное. Ей около 4,5 миллиардов лет (солнцу 4,57 миллиарда лет). Масса HIP 104045 всего в 1,03 раза больше массы Солнца, радиус в 1,05 раза больше радиуса Солнца, а ее светимость составляет 1,11 от солнечной.

Когда ученые проанализировали свет от HIP 104045, они обнаружили свидетельства существования не одного мира, а двух.

Первый мир (HIP 104045 b), масса которого составляет 0,498 от массы Юпитера (159 M⊕, 3,46 а.е), является так называемым аналогом Юпитера: экзопланета, масса которой составляет от 0,3 до 3 масс Юпитера, с орбитой от 3 до 7 а.е. от звезды, что делает ее вероятной для динамической роли, аналогичной роли Юпитера в нашей собственной Солнечной системе.

Вторая экзопланета (HIP 104045 c) — супер-Нептун. Масса нашего Нептуна составляет 17 масс Земли, а масса вновь открытой планеты примерно в 43 раза превышает массу Земли. Поскольку считается, что верхний предел для каменистых миров около 10 масс Земли, планета вряд ли будет земным миром, как наша, а будет скорее газообразной по своей природе.

При этом, планета находится в так называемой оптимистичной обитаемой зоне. Обитаемая зона — это диапазон расстояний от звезды-хозяина, который находится в пределах температурного диапазона для жидкой воды; оптимистичная обитаемая зона — это более широкий диапазон расстояний, в котором возможны температуры, пригодные для жизни, но может быть слишком жарко или холодно.

Однако планета не проходит между нами и ее звездой, поэтому в настоящее время у планетологов нет возможности проанализировать ее атмосферу на наличие биосигнатур.

Может ли в системе существовать еще один маленький скалистый мир, вращающийся вокруг HIP 104045, на котором возникла жизнь? Хотя можно надеяться, что открытие аналога Юпитера наводит на мысль о том, что поблизости скрывается мир, подобный Земле, тот факт, что супер-Нептун вращается относительно близко к звезде (0,92 а.е.), опровергает эту идею.

Присутствие супер-Нептуна, по словам ученых, является лишь еще одной причиной считать, что наша Солнечная система действительно нетипична, поскольку системы, подобные нашей, встречаются примерно у 1 процента солнцеподобных звезд.