Шесть планет связанные в сложном «орбитальном танце», обнаружены в 200 световых годах от Земли

Планетная система располагается в 200 световых годах от нашей планеты. Из шести экзопланет, вращающихся вокруг звезды TOI-178, пять внешних следуют ритмическим орбитальным периодам, а каждая из них связана с соседними планетами.

Такое орбитальное взаимодействие называется цепочкой резонанса, и его редко можно увидеть. Но оно может кое-что рассказать о том, как формируются планетные системы.

Орбитальные резонансы не редкость. По сути, они означают, что периоды обращения двух тел можно описать как соотношение.

Несколько примеров можно найти в Солнечной системе. Есть Плутон и Нептун — на каждые две орбиты Плутона вокруг Солнца Нептун обращается трижды; это резонанс 2: 3. А три спутника Юпитера находятся в резонансной цепочке. За каждый оборот вокруг Ганимеда Европа делает оборот дважды, а Ио — четыре раза; это резонанс 1: 2: 4.

Но пять внешних экзопланет системы TOI-178 имеют одну из самых сложных резонансных цепочек, когда-либо виденных — 3: 4: 6: 9: 18 (где самая внутренняя экзопланета в цепочке совершает 18 оборотов на каждые три витка самой внешней).

Эта сложность, по мнению группы исследователей под руководством Адриена Леле из Университета Женевы и Бернского университета в Швейцарии, является ключом к 7-миллиардно летней истории системы.

«Орбиты в этой системе очень хорошо упорядочены, что говорит нам о том, что эта система эволюционировала довольно плавно с момента ее рождения», — сказал астроном Янн Алиберт из Бернского университета.

Система TOI-178 — не единственная со сложной цепочкой резонансов. В прошлом году астрономы объявили об открытии системы из шести экзопланет, системы HD 158259, в почти идеальной резонансной цепочке, где каждая пара планет близка к резонансу 2: 3.

В системе Kepler-80 пять экзопланет находятся в резонансной цепочке 4: 6: 9: 12: 18. А знаменитая система TRAPPIST-1 имеет резонансную цепь из семи экзопланет 2: 3: 4: 6: 9: 15: 24.

Но система TOI-178 другая. Потому что расположение экзопланет в системе представляет собой беспорядок, который, кажется, не имеет никакого смысла.

Здесь, в Солнечной системе все планеты аккуратно сгруппированы: более плотные скалистые миры внутри, пушистые газовые гиганты посередине и ледяные гиганты снаружи. И HD 158259 имеет одну скалистую суперземлю внутри, а пять внешних экзопланет — это мини-Нептуны. Все экзопланеты TRAPPIST-1 имеют одинаковые размеры и плотность.

Сравните с TOI-178:

«Похоже, что есть планета такой же плотности, как Земля, рядом с очень газовым гигантом с плотностью в два раза меньше Нептуна, за которой следует планета с плотностью Нептуна», — объяснил астроном Натан Хара из Университета Женевы. «Это не то, к чему мы привыкли».

Открытие определенно указывает на пробел в наших знаниях. Гармоничные орбиты предполагают, что система не подвергалась значительным нарушениям с момента образования, поскольку экзопланеты успели войти в стабильный резонанс, поскольку они оказывают кумулятивное гравитационное воздействие друг на друга.

Система настолько своеобразна, что команда полагает, что она может стать одной из систем для изучения формирования и эволюции планет.

Это исследование должно появиться в Astronomy & Astrophysics и доступно на arXiv.

Источники: Фото: (ESO/L. Calçada/spaceengine.org)