Впервые подтверждена низкая плотность наблюдаемых экзопланет

Международная группа астрономов смогла сделать то, что ранее считалось невозможным — с помощью нового метода лучевых скоростей они измерили плотность планет системы Кеплер-9 и выяснили, что две его сатурноподобные планеты входят в небольшую группу экзопланет, массы которых могут быть измерены. Они использовали спектрометр HARPS-N в Ла-Пальма — результаты подтверждают очень низкие плотности, полученные методом транзитной синхронизации, и подтверждают состоятельность самого метода транзитной вариации.

Миссия Kepler и ее продолжение — стадия K2 позволила обнаружить тысячи экзопланет. Телескоп обнаружил их, используя технику транзита, измеряя падение интенсивности света всякий раз, когда орбитальная планета перемещалась по «лицу» звезды-хозяина, если смотреть с Земли. Транзиты позволяют не только измерять орбитальный период, но также часто дают возможность определять размер экзопланеты по детальной глубине и форме ее транзитной кривой и свойствам принимающей звезды.

Однако, метод транзита, не позволяет измерить массу планеты. В отличие от этого, метод лучевой скорости, который измеряет колебание звезды-хозяина под действием гравитационного притяжения орбитальной экзопланеты, позволяет измерять ее массу. Знание радиуса и массы планеты позволяет определить ее среднюю плотность и, следовательно, определить ее состав.

Около пятнадцати лет назад астрономы осознали, что в планетных системах с несколькими планетами периодический гравитационный рывок одной планеты на другой будет изменять их орбитальные параметры. Не смотря на то, что метод транзита не позволяет непосредственно измерять массы экзопланет, он может выявить орбитальные изменения и они могут быть смоделированы, что позволяет вывести массу.

«Кеплер» идентифицировал сотни систем экзопланет с изменениями времени прохождения, и десятки были успешно смоделированы. Удивительно, но эта процедура показала преобладание экзопланет с очень низкой плотностью. Например, система Кеплер-9, по-видимому, имеет две планеты с плотностями соответственно 0,42 и 0,31 грамма на кубический сантиметр. (Для сравнения, средняя плотность каменистой Земли составляет 5,51 грамма на кубический сантиметр, вода по определению равна 1,0 грамма на кубический сантиметр, а газовый гигант Сатурн — 0,69 грамма на кубический сантиметр.) Поразительные результаты ставят под сомнение один или больше частей методологии изменения времени транзита..