4.6K
При поиске экзопланет похожих на Землю важным параметром при сравнении является плотность. Низкая плотность говорит ученым, что планета, скорее всего, будет газообразной, как Юпитер, а высокая плотность указывает на каменистый мир. Но новое исследование предполагает, что некоторые из них менее плотные, чем считалось ранее из-за второй, «скрытой» звезды в их системах.
Ученые не всегда могут определить одна звезда перед ними или две. Тесная звездная система порой появляется на изображениях как одна точка света, даже при наблюдениях современными обсерваториями, такими как космический телескоп NASA «Kepler». Это имеет значительные последствия для определения размеров планет, которые вращаются вокруг только одной из пары звезд.
Понимание количества планет размером с Землю или Юпитер меняется по мере того, как астрономы получают больше информации о звездах. Необходимо действительно хорошо изучить объект, чтобы разобраться в свойствах его планет.
Про некоторые из наиболее хорошо изученных миров вне Солнечной системы известно, что они движутся по орбите одиноких звезд. Мы знаем, что Kepler-186f вращается в обитаемой зоне звезды, у которой нет компаньона. TRAPPIST-1, ультрахолодная карликовая звезда, которая является домом для семи планет земного размера, также не имеет спутника. В данных примерах вторая звезда не влияет на оценку диаметра и плотности планеты.
Дэвид Чиарди, главный научный сотрудник Научного института экзопланет NASA (NExScI) в Caltech (США), провел крупномасштабное исследование, чтобы с помощью различных наземных телескопов проследить за звездами, которые изучал «Kepler», и подтвердил, что многие из них, у которых «Kepler» находил планеты, являются частью бинарных систем. В некоторых случаях диаметры планет вычислялись без учета присутствия сопутствующей звезды, то есть их размеры были занижены относительно истинных значений, а плотности – завышены.
Предыдущие исследования показали, что примерно половина всех солнцеподобных звезд (в ближайшем окружении Солнца) имеет компаньона в пределах 10 000 астрономических единиц. Исходя из этого, около 15% звезд, изученных «Kepler», могут иметь ярких спутников, а планеты вокруг этих звезд могут быть менее плотными, чем считалось ранее.
Проблема транзита для бинарных систем
Когда телескоп фиксирует транзит, астрономы измеряют уменьшение яркости звезды. Количество света, заблокированного во время транзита, зависит от размера планеты: чем больше планета, тем больше света она блокирует. Ученые используют эту информацию для определения диаметра планеты.
Если система состоит из двух звезд, телескоп измеряет их суммарный свет. Но планета, вращающаяся вокруг одной из этих звезд, затемняет только ее. Итак, если вы не знаете, что есть вторая звезда, вы недооцените размер планеты.
Если планета вращается вокруг более яркой звезды в двоичной паре, большая часть света в системе исходит от этой звезды, так что вторая звезда не окажет большого влияния на расчетный размер планеты. Но если планета вращается вокруг тусклой звезды, более крупная и яркая звезда вносит больший свет в систему, что влияет на расчет орбитального расстояния планеты, то есть обнаружение планеты в обитаемой зоне (или необнаружение) может не соответствовать действительности.
Если звезды примерно равны по яркости, «точный» радиус экзопланеты примерно на 40% будет превышать тот, который был бы получен для системы одной звезды. Поскольку плотность вычисляется с использованием куба радиуса, это будет означать почти трехкратное уменьшение плотности. Влияние этой коррекции является наиболее значительным для небольших миров, потому что планета, которая когда-то считалась каменистой, фактически может быть газообразной.
Новое исследование
В новом исследовании Элис Фурлан из NExScI и Стив Хоуэлл из Исследовательского центра Эймса (США) сосредоточили внимание на 50 планетах в поле зрения обсерватории «Kepler», чьи массы и радиусы были ранее оценены. Все они вращаются вокруг звезд, у которых есть звездные спутники в пределах 1700 астрономических единиц. Для 43 из 50 планет предыдущие сообщения об их размерах не учитывали вклад света от второй звезды, то есть необходимо переоценить размер экзопланет.
В большинстве случаев изменение размеров зарегистрированных планет было незначительным. Предыдущие исследования показали, что 24 из 50 планет обитают на орбите более ярких звезд бинарных систем. Теперь астрономы определили, что еще 11 из этих планет были бы слишком большими для вращения вокруг меньшего компаньона. Таким образом, для 35 из 50 планет первичные размеры существенно не изменились.
Но для 15 экзопланет они не определили, вокруг какой звезды из пары звезд они перемещаются. Для 5 из 15 планет звезды имеют примерно равную яркость, поэтому их плотности существенно ниже независимо от того, какая звезда является их хозяйкой.
Эффект сопутствующих звезд важен для ученых, характеризующих планеты, обнаруженные «Kepler». Это также будет иметь большое значение для предстоящей миссии NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), которая будет искать небольшие планеты вокруг ближайших ярких звезд.