Новое исследование обнаруживает неуловимые планеты-гиганты

Астрономы считают, что планеты, подобные Юпитеру, защищают нас от космических объектов, которые в противном случае врезались бы в Землю. Теперь ученые стали ближе к пониманию того, действуют ли планеты-гиганты в качестве стражей экзопланетных систем в других частях галактики.

Исследователи под руководством UCR обнаружила две планеты размером с Юпитер на расстоянии около 150 световых лет от Земли, которые могут показать, вероятна ли жизнь на меньших планетах в других планетных системах.

«Мы считаем, что такие планеты, как Юпитер, оказали глубокое влияние на развитие жизни на Земле», — сказал Стивен Кейн, ведущий автор исследования и доцент UCR, профессор планетной астрофизики. «Понимание того, сколько других звезд имеют такие планеты, как Юпитер, может быть очень важно для изучения пригодности для жизни планет в этих системах».

Астрономы считают, что такие планеты-гиганты способны действовать как «ловушки», притягивая объекты, такие как метеоры, кометы и астероиды, и защищая небольшие каменистые планеты от столкновения с ними.

Многие крупные планеты были найдены совсем рядом с их родительскими звездами. Тем не менее, они не так полезны для изучения архитектуры нашей собственной солнечной системы, где гигантские планеты, включая Сатурн, Уран и Нептун отстоят далеко от Солнца. Однако большие экзопланеты вдали от своих звезд до сих пор было очень трудно обнаружить.

В новом исследовании, недавно принятом к публикации в Астрономическом журнале, рассказывается, как команда Кейна добилась успеха в новом подходе, сочетающем традиционные методы обнаружения с новейшими технологиями.

Один из популярных методов поиска экзопланет — включает в себя наблюдение за звездами на предмет «колебания», при котором звезда движется к Земле и удаляется от нее. Вероятно, колебание вызвано гравитационным притяжением, которое оказывает на звезду соседняя планета. Когда звезда «качается», это подсказка, что поблизости может быть экзопланета.

Когда планета находится далеко от своей звезды, гравитационное притяжение слабее, что делает колебание меньше и его труднее обнаружить. По словам ученых, другая проблема с использованием метода обнаружения колебания заключается в том, что он занимает много времени. Земле требуется всего год, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца, Юпитеру нужно 12 лет, Сатурну уже 30, а Нептуну необходимо долгие 164 года.

Большим экзопланетам, которые находятся далеко от родительских звезд, также требуется много лет, чтобы совершить один оборот по орбите, что означает, что наблюдение за полной орбитой может занять всю жизнь астронома. Чтобы ускорить процесс, Кейн и его команда объединили метод колебаний с прямым отображением. Таким образом, если ученые думали, что планета может вызывать колебания, они могли бы подтвердить это визуально.

Получение прямого изображения планеты с расстояния в квадриллионы километров далеко не простая задача. Для этого требуется максимально возможный телескоп, обладающий высокой чувствительностью. Даже на таком расстоянии свет звезд может переэкспонировать изображение, заслоняя планеты-мишени.

Ученые преодолели эту проблему, научившись распознавать шаблоны и устранять недостатки в своих изображениях, созданных звездным светом. Удаление звездного света позволило команде Кейна увидеть то, что осталось.

«Прямая визуализация прошла долгий путь как с точки зрения понимания шаблонов, которые мы находим, так и с точки зрения инструментов, используемых для создания изображений, которые имеют гораздо более высокое разрешение, чем когда-либо», — сказал Стивен Кейн. «Вы видите это каждый раз, когда выпускается новый смартфон — детекторы камер постоянно совершенствуются, и это верно и в астрономии».

В этом проекте ученые применили комбинацию метода колебания и формирования изображения к 20 звездам. В дополнение к двум найденным гигантским планетам, которые ранее не были обнаружены, астрономы также обнаружили третью, ранее наблюдавшуюся звезду с гигантской планетой в своей системе.

В дальнейшем ученые продолжат следить за 10 звездами, где могут быть экзопланеты-гиганты. Кроме того, они планируют новый проект, чтобы измерить, сколько времени потребуется этим экзопланетам, чтобы завершить вращение вокруг их звезд, которое в настоящее время не может быть измерено.

Detection of Planetary and Stellar Companions to Neighboring Stars via a Combination of Radial Velocity and Direct Imaging Techniques, arXiv:1904.12931 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/1904.12931