Телескоп Gaia обнаружил супер-юпитер и коричневый карлик возле маломассивных звезд
Новое исследование использует данные, собранные космическим телескопом Gaia Европейского космического агентства, чтобы подтвердить существование двух загадочных небесных объектов. Gaia-4b — экзопланета класса «суперюпитер», а Gaia-5b — коричневый карлик. Эти массивные объекты неожиданно вращаются вокруг звезд малой массы.
Gaia-4b — это планета, вращающаяся вокруг ранее ничем не примечательной звезды Gaia-4 на расстоянии около 244 световых лет от нас. Gaia-5b вращается вокруг звезды Gaia-5 на расстоянии около 134 световых лет от Земли. Эти два недавно открытых объекта находятся неподалеку по космическим меркам. Их существование бросает вызов современным теориям формирования планет, и продолжающаяся миссия Gaia предоставляет ценные данные, которые помогут понять эти интригующие объекты.
«Gaia-4b примерно в двенадцать раз массивнее Юпитера. С орбитальным периодом в 570 дней это относительно холодная газовая гигантская планета», — объясняет Гудмундур Стефанссон из Амстердамского университета, Нидерланды, и первый автор нового исследования.
«Gaia-5b с массой около 21 массы Юпитера — это коричневый карлик, более массивный, чем планета, но слишком легкий, чтобы поддерживать ядерный синтез и быть звездой», — добавляет Гудмундур Стефанссон.
От колебаний к новым мирам
С момента запуска в 2013 году космический аппарат Gaia создавал самую большую и точную трехмерную карту нашей галактики. Медленно вращаясь, он сканировал небо с помощью двух оптических телескопов, неоднократно определяя положения двух миллиардов объектов с беспрецедентной точностью, до окончания научных наблюдений 15 января 2025 года. Поскольку Gaia точно отслеживал движение звезд — метод, известный как астрометрия, — ожидается, что в его данных будут обнаружены тысячи новых объектов.
Планета на орбите вокруг звезды создает крошечный гравитационный «рывок», который заставляет звезду «качаться» вокруг центра масс и двигаться по небу в таком движении. Проще всего обнаружить с помощью астрометрии массивные объекты, находящиеся на далеких орбитах вокруг своей родительской звезды. Ранее существование нескольких массивных коричневых карликов было подтверждено другими телескопами, которые наблюдали их слабое свечение рядом с яркими звездами, для которых Gaia обнаружила такое колебание.
Это контрастирует с транзитным методом, который обнаруживает планеты, когда они проходят перед своей звездой, и с наибольшей вероятностью обнаружит планеты на близкой орбите. И хотя обнаружение колебания предполагает, что у звезды может быть планета, существуют и другие потенциальные причины (например, двойные звездные системы), поэтому астрометрические открытия должны быть подтверждены с использованием других методов.
«Gaia неоднократно сканировала эти звезды, со временем создавая все более подробную картину», — говорит Гудмундур Стефанссон. «В 2022 году обзор Gaia Data Release 3 включил в себя список звезд, которые, по-видимому, движутся так, как будто их притягивает экзопланета. Используя наземные спектроскопические данные и метод лучевой скорости для исследования этих звезд, мы подтвердили нашу первую планету и наш первый коричневый карлик».
Объединение астрометрических данных и данных о лучевой скорости позволяет астрономам находить все детали орбиты и массу вращающегося объекта, предоставляя уникальную возможность создания трехмерных визуализаций.
«Около 75% звезд в Млечном Пути — это звезды малой массы, с массой от 10% до 60-65% массы Солнца. Поскольку их так много, они также являются нашими ближайшими соседями», — объясняет Гудмундур Стефанссон. «Известно, что массивные планеты вокруг звезд малой массы встречаются относительно редко, но когда они появляются, они вызывают большее колебание и, следовательно, более сильную астрометрическую сигнатуру, которую легче обнаружить».
Сокровище для охотников за планетами
Когда в 2026 году будет выпущена следующая партия данных Gaia, она будет содержать данные за 5,5 лет миссии, которые могут открыть сотни, если не тысячи, планет и коричневых карликов вокруг близлежащих звезд.
Это даст новое понимание того, как формируются эти различные объекты, и Gaia прокладывает путь к новой эре астрометрических открытий, ведущей к более глубокому пониманию разнообразных планетных систем, населяющих нашу галактику.
Научный сотрудник ЕКА Мэтью Стэндинг — эксперт по экзопланетам. «Это открытие — захватывающая вершина айсберга для обнаружений экзопланет, которые мы можем ожидать от Gaia в будущем», — объясняет он. «Открытие Gaia-4b — важный прорыв в использовании астрометрии Gaia для поиска экзопланет, дополняющий другие методы обнаружения экзопланет, используемые Cheops ЕКА и предстоящей миссией Plato».
«Gaia уже видела явные признаки известных экзопланет, но на этот раз Gaia открыла совершенно новый внесолнечный мир», — говорит Йоханнес Сальманн, научный сотрудник проекта Gaia в ЕКА. «Открытие Gaia-4b показывает, как подробные измерения Gaia дополняют устоявшиеся методы обнаружения экзопланет и открывают новые возможности для исследования экзопланет. Предстоящий четвертый выпуск данных Gaia станет настоящим сокровищем для охотников за планетами».
Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.