RW Space

К настоящему времени мы обнаружили сотни звезд с множеством вращающихся вокруг них планет, разбросанных по всей галактике. Каждая из них уникальна, но система, вращающаяся вокруг звезды HD 158259 на расстоянии 88 световых лет от нас, действительно особенная.

Сама звезда примерно такой же массы и немного больше Солнца. Вокруг нее вращается шесть планет: супер-Земля и пяти мини-Нептунов.

После семи лет наблюдения за системой астрономы обнаружили, что все шесть из этих планет вращаются вокруг HD 158259 в почти идеальном орбитальном резонансе. Это открытие может помочь нам лучше понять механизмы формирования планетных систем и то, как они попадают в конфигурации, которые мы видим.

Орбитальный резонанс — это когда орбиты двух тел вокруг их родительского тела тесно связаны, так как два вращающихся тела оказывают гравитационное влияние друг на друга. В Солнечной системе это довольно редко встречается в планетных телах; вероятно, лучший пример — Плутон и Нептун.

Эти два тела находятся в так называемом орбитальном резонансе 2: 3. На каждые два оборота, которые Плутон делает вокруг Солнца, Нептун делает три. Это как музыкальные такты, проигрываемые одновременно, но с разным размером: две доли для первой, три для второй.

Орбитальные резонансы также были обнаружены на экзопланетах. Но каждая планета, вращающаяся вокруг HD 158259, находится в резонансе почти 3: 2 со следующей планетой, находящейся дальше от звезды, также описываемой как отношение периодов 1,5. Это означает, что на каждые три орбиты, которые совершает каждая планета, следующая завершает два.

Используя измерения, сделанные с помощью спектрографа SOPHIE и космического телескопа TESS для поиска экзопланет, международная группа исследователей под руководством астронома Натана Хара из Женевского университета в Швейцарии смогла точно рассчитать орбиты каждой планеты.

Начиная с ближайшей к звезде – супер-Земли, которая, согласно данным TESS, примерно вдвое больше массы Земли, — орбиты составляют 2,17, 3,4, 5,2, 7,9, 12 и 17,4 дня.

Это дает отношения периодов 1,57, 1,51, 1,53, 1,51 и 1,44 между каждой парой планет. Это не совсем идеальный резонанс, но он достаточно близок, чтобы классифицировать HD 158259 как выдающуюся систему.

И это, по мнению исследователей, признак того, что планеты, вращающиеся вокруг звезды, образовались не там, где они находятся сейчас.

«Известно несколько компактных систем с несколькими планетами, находящимися в резонансах или близких к ним, таких как TRAPPIST-1 или Kepler-80», — пояснил астроном Стефан Удри из Женевского университета.

«Считается, что такие системы образуются далеко от звезды, прежде чем переместиться к ней. В этом сценарии резонансы играют решающую роль».

Потому, что считается, что эти резонансы возникают, когда планетарные зародыши в протопланетном диске растут и мигрируют внутрь, от внешнего края диска. Это создает цепь орбитального резонанса по всей системе.

Затем, как только оставшийся газ в диске рассеивается, это может дестабилизировать орбитальные резонансы — и это может быть то, что мы наблюдаем с HD 158259. И эти крошечные различия в орбитальных резонансах могут рассказать нам больше о том, как происходит эта дестабилизация.

«Текущее отклонение соотношений периодов от 3: 2 содержит много информации», — сказал Хара.

«С этими значениями, с одной стороны, и моделями приливных эффектов, с другой стороны, мы могли бы ограничить внутреннюю структуру планет в будущем исследовании. Таким образом, текущее состояние системы дает нам окно для ее формирования».

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.