Телескоп TESS впервые обнаружил экзопланету по искривлению пространства-времени

Астрономы под руководством профессора Дианы Драгомир из Университета Нью-Мексико впервые использовали данные космического телескопа НАСА TESS для обнаружения экзопланеты методом гравитационного микролинзирования. Открытый мир, получивший обозначение Gaia23bra b, представляет собой сверхъюпитер с массой в 1,63 раза больше юпитерианской, обращающийся вокруг оранжевого карлика на расстоянии, сравнимым с орбитой Юпитера в Солнечной системе. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Космическая обсерватория TESS, созданная для охоты за транзитными планетами, которые периодически затемняют свет своих звезд, неожиданно продемонстрировала свои возможности в совершенно иной области астрофизики. Миссия, которая за восемь лет работы нашла тысячи миров, впервые зафиксировала планету не по тени, а по искривлению пространства-времени. Это открытие стало возможным благодаря редкому событию, когда две звездные системы выстроились на одной линии с Землей, и гравитация звезды-линзы, а также ее планеты, усилила свет далекой фоновой звезды, создав характерный всплеск яркости.

Событие, известное как Gaia23bra b, первоначально привлекло внимание астрономов в 2023 году по данным телескопа Gaia, который уже завершил свою активную работу. Однако наблюдения Gaia были слишком разреженными во времени, чтобы надежно выделить планетарный сигнал. Решающую роль сыграл TESS: он случайно вел наблюдения за тем же участком неба с интервалом всего 200 секунд на протяжении почти двух месяцев. Эта высокая частота снимков позволила увидеть тонкие детали кривой блеска, которые выдали присутствие массивного компаньона у звезды переднего плана. Именно так, словно невидимая линза, планета исказила свет далекого объекта, создав уникальную подпись, не похожую на обычные транзитные затемнения.

Новый мир оказался газовым гигантом, превосходящим Юпитер по массе, но при этом его орбитальное расстояние от родительской звезды сопоставимо с юпитерианским. Звезда-хозяин представляет собой оранжевый карлик, масса которого составляет около восьмидесяти процентов солнечной. Такая конфигурация принципиально недоступна для транзитного метода: планета, находящаяся так далеко от звезды, имеет ничтожно малую вероятность пройти точно между Землей и своей звездой. Поэтому микролинзирование остается единственным инструментом для изучения планетных систем, которые напоминают нашу собственную, с холодными гигантскими планетами на удаленных орбитах.

Важно подчеркнуть, что микролинзирование и транзитный метод не конкурируют между собой, а дополняют друг друга. Транзиты позволяют определить размер планеты и, в сочетании со спектральными наблюдениями, ее плотность. Микролинзирование же дает массу объекта и его расстояние от звезды, но при этом каждое такое событие уникально и неповторимо: событие длится от нескольких дней до недель, и после этого система больше никогда не проявит себя подобным образом. Как образно заметили исследователи, если метод микролинзирования когда-нибудь обнаружит первый аналог Земли, человечество сможет лишь «помахать ему рукой» на прощание, поскольку повторной встречи не будет.

Несмотря на эфемерность каждого отдельного такого события, их совокупность позволяет получать статистику и понимать, как часто во Вселенной встречаются планеты с широкими орбитами, какие у них массы и как они распределены в разных областях Галактики. Это закрывает важный пробел, оставленный наземными обзорами, которые сильно смещены в сторону горячих юпитеров и близкорасположенных суперземель. Открытие Gaia23bra b также служит сигналом о том, что в архивах TESS за восемь лет наблюдений, вероятно, скрыто еще немало подобных событий, просто они ждали своего внимательного аналитика.

Особую ценность этому исследованию придает то, что оно проведено на космических данных, а не с помощью наземных телескопов. Космические обсерватории обеспечивают стабильность, отсутствие атмосферных помех и непрерывность мониторинга, что критически важно для детектирования слабых сигналов. Сейчас TESS только начинает активно наблюдать центр Галактики — область с плотной концентрацией звезд, где вероятность микролинзирования максимальна, хотя из-за большого размера пикселей звезды там сливаются в пятна. Тем не менее, как показал случай с Gaia23bra b, телескоп способен фиксировать такие явления и в других частях галактической плоскости, открывая возможности для изучения планет в разнообразных звездных окружениях.

Данное открытие имеет прямое отношение к будущему космической астрономии, особенно к миссии обсерватории Нэнси Грейс Роман, запуск которой намечен на конец августа 2026 года. Этот телескоп специально сконструирован для широкомасштабных обзоров в центре Млечного Пути и, по оценкам, обнаружит около тысячи планет этим методом, а также более ста тысяч транзитных миров.

Подтверждение того, что TESS с его более частыми, но менее целенаправленными наблюдениями уже успешно справился с такой задачей, становится важным технологическим тестом. Экзопланета Gaia23bra b теперь служит эталонным примером, демонстрирующим, как высокочастотная космическая фотометрия способна раскрывать тонкие гравитационные эффекты, которые ранее ускользали от внимания.

Итоговый результат работы показывает, что даже специализированные миссии могут находить неожиданные применения, расширяя границы своих первоначальных научных целей. Благодаря счастливому стечению обстоятельств и кропотливому анализу архивных данных, астрономы не только пополнили каталог экзопланет редким экземпляром, но и доказали, что TESS является ценным инструментом и для микролинзирования. Это открытие укрепляет уверенность в том, что комбинация данных от разных космических обсерваторий — Gaia для долгосрочного мониторинга и TESS для высокоточного временного покрытия, может стать мощной стратегией для поиска планет, включая потенциально обитаемые миры земного типа, которые пока остаются неуловимыми для других методов.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях