Миссия «Gaia» позволила уточнить массу юной экзопланеты

С помощью данных космического аппарата Европейского космического агентства «Gaia» и его предшественника «Hipparcos» астрономы впервые смогли установить ограничения на массу юной экзопланеты Бета Живописца b (β Pic b), используя астрометрические измерения. Полученные результаты позволят больше узнать о формировании планет и их эволюции. Выводы ученых представлены в журнале Nature Astronomy.

Подобный Юпитеру газовый гигант β Pic b впервые был обнаружен в 2008 году на изображениях, полученных Очень Большим Телескопом Европейской южной обсерватории. Возраст планеты и ее звезды-хозяйки составляет всего 20 миллионов лет, они в 225 раз моложе нашей Солнечной системы. Такой юный возраст делает эту систему как очень интересной, так и трудной для изучения с использованием обычных методов.

«В системе β Pictoris планета, по сути, только сформировалась. С одной стороны, мы можем получить представление о том, как формируются далекие миры и как они себя ведут на ранних этапах эволюции, а с другой – эта звезда очень горячая, быстро вращается и пульсирует, что затрудняет работу», – рассказывает Игнас Снеллен, ведущий автор исследования из Лейденского университета (Нидерланды).

Такое поведение осложняет точное измерение радиальной скорости звезды – скорости, с которой она периодически перемещается в сторону и от Земли под действием гравитации предполагаемых планет. Эти крошечные сдвиги обычно используются для оценки масс миров, обитающих на орбите звезд, но метод в основном применим к системам, которые уже прошли через «огненные» ранние этапы эволюции.

В случае β Pic b, чтобы получить более точную оценку ее массы, астрономы использовали другой подход, основанный на точном измерении положения ее звезды на небе с течением времени.

«Звезда движется по разным причинам. Во-первых, она вращается вокруг центра Млечного Пути, точно так же, как Солнце. Для нас это выглядит как линейное движение, проецируемое на небо. Мы называем это собственным движением. Во-вторых, существует эффект параллакса, который вызван движением Земли вокруг Солнца. Из-за него в течение года мы можем видеть звезду с несколько разных ракурсов», – пояснил Игнас Снеллен.

В результате, наблюдая за звездой астрономы могут уловить «крошечные колебания» в траектории звезды – незначительные отклонения от ожидаемого курса, вызванные гравитационным притяжением планеты на ее орбите.

«Мы смотрим на отклонение от ожидаемого курса звезды, а затем выводим массу экзопланеты из значения этого сдвига. Чем массивнее планета, тем значительнее колебания», – добавил Энтони Браун, соавтор исследования из Лейденского университета.

Чтобы быть в состоянии сделать такую ​​оценку, астрономы должны отслеживать траекторию звезды в течение длительного периода времени. За 22 месяца наблюдений, включенных во второй выпуск данных «Gaia», спутник фиксировал положение β Pic примерно тридцать раз, однако этого оказалось недостаточно. В итоге исследователям пришлось прибегнуть к архивным данным космического телескопа «Hipparcos», который в период с 1990 по 1993 года наблюдал звезду 111 раз.

«Объединив данные «Gaia» и «Hipparcos», которые имеют разницу во времени около 25 лет, мы получили очень продолжительную траекторию собственного движения звезды, оценили влияние β Pic b и ограничили ее массу в диапазоне от 9 до 13 масс Юпитера», – заключил Энтони Браун.