Гравитационный след: обнаружение скрытой планеты в системе HAT-P-12
Исследование, проведенное группой ученых под руководством Кавии Партасарати из Национального университета Цинхуа в Тайване, посвящено анализу вариаций времени транзита (TTV) экзопланеты HAT-P-12b, также известной как Пули (Puli). Эта экзопланета, относящаяся к классу «суб-Сатурнов», вращается вокруг звезды HAT-P-12 (Комондор), расположенной в созвездии Гончих Псов на расстоянии примерно 463 световых лет от Земли. И звезда, и планета названы в честь венгерских пород собак.
Особый интерес представляет изменчивость времени транзитов Пули, достигающая амплитуды в 156 секунд. Это означает, что планета иногда появляется перед звездой на две минуты раньше или позже, чем предсказывает стандартная модель орбитального периода. Такие отклонения требуют объяснения, поскольку орбитальная механика обычно демонстрирует высокую точность, и столь значительные вариации указывают на влияние внешних факторов.
Для выявления причин TTV исследователи проанализировали 46 кривых блеска, включая как ранее опубликованные данные, так и новые наблюдения, полученные с помощью наземных телескопов и космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). В ходе работы были проверены четыре различные орбитальные модели, каждая из которых предлагала своё объяснение наблюдаемым амплитудным колебаниям.
Первая модель, линейная, предполагала строго периодические транзиты без каких-либо отклонений. Однако она не смогла объяснить наблюдаемые вариации. Вторая модель, орбитального распада, рассматривала гипотезу о постепенном замедлении планеты из-за приливного взаимодействия со звездой, но и она не соответствовала данным. Третья модель, апсидальная, учитывала возможный эксцентриситет орбиты Пули, что улучшило соответствие, но все же не дало оптимального объяснения.
Наилучшее соответствие данным показала синусоидальная модель, предполагающая гравитационное влияние другой планеты в системе. Согласно этой модели, TTV Пули можно объяснить присутствием компаньона с орбитальным периодом 6,24 дня и массой около 2% от массы Юпитера. Расчеты предсказывали амплитуду TTV в 2,6 минуты, что почти точно совпало с наблюдаемыми значениями.
Дополнительно ученые рассмотрели альтернативные объяснения, такие как механизм Эпплгейта, связанный с изменением формы или магнитной активности звезды. Однако расчеты показали, что этот эффект может вызывать отклонения лишь порядка 0,4 секунды, что слишком мало для объяснения двухминутных вариаций.
Данное исследование демонстрирует важность комплексного анализа экзопланетных систем с использованием множества наблюдательных данных. В случае HAT-P-12b наличие большого объема информации позволило выдвинуть гипотезу о существовании ранее неизвестной планеты-компаньона. По мере накопления данных о других экзопланетных системах подобные методы могут помочь обнаружить множество скрытых объектов, расширяя наше понимание архитектуры планетных систем.