17.4K
Используя данные, полученные в ходе наблюдений звезды TOI-178 на нескольких наземных инструментах и космическом телескопе ESA «Cheops», астрономы открыли в ее системе шесть экзопланет. К удивлению ученых, пять из этих внесолнечных миров образуют резонансную цепь, то есть вращаются вокруг центрального светила в строго заданном ритме, а их плотности, наоборот, не следуют привычной нам закономерности. Об обнаружении удивительного семейства сообщается в журнале Astronomy & Astrophysics.
«Эта удивительная система предоставит нам важную информацию о том, как образуются и развиваются планеты, в том числе и в Солнечной системе», – считают авторы исследования.
Изначально, когда астрономы впервые наблюдали звезду TOI-178, расположенную на расстоянии около 200 световых лет от нас в направлении созвездия Скульптор, они решили, что перед ними система из двух планет, удаленных от центрального светила на одинаковое расстояние. Однако более пристальный взгляд выявил совершенно иное.
«Продолжая наши наблюдения, мы поняли, что система содержит не две, а целую группу планет. При этом все они, кроме ближайшей к звезде, вовлечены в некий ритмический «танец». Другими словами, находятся в резонансе», – рассказывает Адриен Лело, руководитель исследования из Женевского и Бернского университетов (оба Швейцария).
Похожие резонансные явления наблюдаются в орбитах трех «галилеевых лун» Юпитера: Ио, Европы и Ганимеда. Ближайшая к гиганту Ио совершает вокруг планеты четыре полных оборота за то же время, что Ганимеду, самому дальнему спутнику из трех, требуется всего на один. Вместе с этим Европа совершает вокруг Юпитера один оборот за две орбиты Ио.
У пяти внешних экзопланет в системе TOI-178 наблюдается гораздо более сложная система резонансов, одна из самых длинных «цепочек», когда-либо обнаруженных у планет. Если три спутника Юпитера находятся в резонансе 4:2:1, то пять миров у звезды TOI-178 образуют цепь 18:9:6:4:3.
«Танец» планетных резонансов – не просто любопытное сочетание орбит. Он указывает на важные закономерности в прошлом развитии планетной системы.
«Орбиты в этой системе очень строго упорядочены. Это говорит нам о том, что со времени ее образования она развивалась чрезвычайно гладко и спокойно. Если бы система подверглась значительному возмущению на ранних этапах эволюции, хрупкое равновесие орбитальных резонансов неизбежно было бы разрушено», – пояснил Янн Алиберт, соавтор исследования из Бернского университета.
Но даже если расположение орбит в системе столь филигранно упорядочено, с плотностями планет все «гораздо хуже». Планета, столь же плотная, как Земля, расположена по соседству с «раздутой», у которой плотность вдвое меньше, чем у Нептуна. А следом за ней идет планета, с плотностью, как у Нептуна.
Это совсем не похоже на то, к чему мы привыкли в Солнечной системе, где планеты в этом отношении расположены гораздо более упорядоченно: плотные каменистые находятся вблизи Солнца, а обладающие малой плотностью газовые гиганты – вдали от него.
«Такой контраст между ритмической гармонией орбитальных движений и неупорядоченными плотностями планет совершенно противоречит нашему пониманию закономерностей образования и развития планетных систем», – отметили авторы исследования.
Внесолнечные миры системы TOI-178 обращаются вокруг своей звезды на гораздо более меньших расстояниях и гораздо быстрее, чем Земля вокруг Солнца. Год на самой внутренней длится всего пару земных дней, а на самой медленной – в десять раз дольше. Размеры всех шести планет лежат в интервале от примерно одного до трех диаметров Земли, а их массы составляют от 1,5 до 30 земных.
Хотя ни одна из открытых шести экзопланет системы TOI-178 не лежит в «обитаемой зоне», исследователи полагают, что продолжая идти по резонансной цепочке они, вероятно, могут их найти.