6 Minutės
Astronomai identifikavo tris Žemės dydžio egzoplanetas, skriejančias aplink arti esančią dvigubą žvaigždę sistemoje TOI-2267 — reta konfigūracija, kuri lemia dvigubus saulėlydžius ir meta iššūkį tradicinėms planetų formavimosi binarinėse sistemose idėjoms.
Kompaktiška binarinė sistema su netikėta planetų šeima
Esanti maždaug už 190 šviesmečių nuo Žemės, TOI-2267 yra kompaktiška binarinė sistema: dvi žvaigždės, judančios labai arti viena kitos. Naudodami duomenis iš NASA tranzitų egzoplanetų apžvalgos palydovo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), tyrėjai aptiko pasikartojančius šviesos intensyvumo kritimus, rodančius, kad trys mažos, akmeninės planetos juda priešais savo šeimininkes žvaigždes — tai tranzitinis aptikimo metodas veiksme. Kiekviena iš šių planetų yra panašaus skersmens į Žemę ir, svarbiausia, skrieja aplink bendrą abiejų žvaigždžių gravitacinį centrą (barycentrą), todėl hipotetiniai gyventojai (jeigu tokių būtų) stebėtų du atskirus saulėlydžius, kai kiekviena žvaigždė nepriklausomai nusileidžia už horizonto.
Kodėl šis atradimas keičia lūkesčius
Binarinės sistemos ilgą laiką buvo laikomos priešiškomis planetų formavimuisi, ypač kai dvi žvaigždės yra arti viena kitos. Klasikiniai modeliai numato stiprius gravitacinius trikdžius, kurie turėtų destabilizuoti protoplanetarinius diskus ir trukdyti susidaryti stabiliai, ilgalaikėms orbitoms. TOI-2267 prieštarauja šioms prielaidoms: tai viena iš šalčiausių ir kompaktiškiausių žinomų dvigubų žvaigždžių porų, kuriose yra tranzituojančios planetos, tačiau ji aiškiai laiko bent tris akmenines planetas. Šis faktas verčia persvarstyti, kiek tvirtai ir kokiomis sąlygomis planetų formavimosi procesai gali vykti bitarinėse sistemose.
Ką tai sako apie planetų formavimąsi
Mažų planetų buvimas tokioje dinamiškai kompleksiškoje aplinkoje rodo, kad planetų formavimasis gali vykti būdais, kurių mes dar pilnai nesuprantame. Galbūt protoplanetarinis diskas ankstyvame etape nusistovėjo į stabilų konfigūraciją, kuri sumažino išorinę pertubaciją, arba planetesimalai ir embrionai sugebėjo augti bei migruoti į saugesnes orbitines sritis. Taip pat įmanoma, kad dėl disko savybių, planetų migracija ir tarpusavio įtakos vedė prie galutinio išsidėstymo, kuriame planetos išgyveno ilgą laiką. Tyrinėjant TOI-2267 sistemą astronomai gauna natūralų laboratoriją, kurioje galima tobulinti akrecijos, migracijos ir ilgalaikės orbitinės stabilumo modelius binarinėms sistemoms.
Kaip planetos buvo surastos ir patvirtintos
Tyrimų komanda savo paiešką pradėjo su TESS duomenimis, o vėliau pritaikė specializuotą aptikimo programinę įrangą, pravardžiuojamą "Sherlock", kad kruopščiai išfiltruotų šviesos kreives ir būtų atrasti tranzitų signalai. Tolimesnės patikros atliktos naudojant žemės paviršiaus stebėjimus ir mažesnius teleskopus, optimizuotus vėsesnėms ir blankesnėms žvaigždėms stebėti: SPECULOOS ir TRAPPIST observatorijos suteikė svarbų patvirtinimą ir tikslino tranzitų laikus. Šios jungtinės duomenų serijos leido mokslininkams nustatyti, kad planetos tranzituoja abu žvaigždžių komponentus šioje glaustoje poroje — tai pirmas toks atvejis žinomose binarinėse sistemose, kai tranzitai fiksuojami praktiškai abiejose žvaigždėse.
Tyrimo metodologija apėmė kelis etapus, kurie užtikrino atradimo patikimumą. Pirmiausia, ilgalaikės TESS šviesos kreivės buvo analizuojamos automatinėmis priemonėmis, ieškančiomis periodinių įdubimų. Tada algoritmai, tarp jų ir "Sherlock", vertino signalo reikšmingumą, atmetant instrumentinius triukšmus ir žvaigždžių aktyvumą. Kaupiant papildomus rezultatus iš SPECULOOS ir TRAPPIST, taip pat iš kitų žemės observatorijų, buvo galima patikrinti, ar tranzitų laiko kintamumas atitinka vienos ar kelių planetų scenarijų. Galiausiai modeliai, apjungiantys tranzitų geometriją su galimais dinaminių poveikių scenarijais, leido padaryti išvadą, kad planetos skrieja aplink bendrą sistemos barycentrą.
Pasekmės ir tolimesni stebėjimai
TOI-2267 dabar priskiriama prie pirmųjų binarinių sistemų, kuriose planetos matomos tranzituojančios abu narius beveik vienu metu. Tai atveria kelis tyrimų kelius: planetų masių matavimas radialinio greičio kampanijomis, tankių nustatymas, kad būtų galima patikrinti akmeninės sudėties hipotezes, ir atmosferų paieška naudojant pažangius instrumentus. James Webb kosminis teleskopas (JWST) ir naujos kartos žemės observatorijos (pvz., Extremely Large Telescope — ELT, Giant Magellan Telescope — GMT) galės tirti galimas atmosferų chemines žymes arba aptikti antrinius užtemimus, leidžiančius žemėlapio pavidalu nustatyti temperatūrų kontrastus, kuriuos sukelia dviejų žvaigždžių apšvietimas.
Be to, tranzitų laiko variacijos (Transit Timing Variations, TTV) suteikia papildomą priemonę planetų masių ir sąveikų vertinimui nebūtinuoju radialinio greičio matavimu. Binariškose sistemose šie efektai gali būti ypač informatyvūs, nes žvaigždžių tarpusavio judesiai ir planetų tarpusavio sąveikos kuria unikalius, stebimus laiko modelius. Tolimesni stebėjimai gali leisti atskirti, kiek masės tenka kiekvienai planetai, patikslinti orbitinius parametrus ir įvertinti ilgalaikį stabilumą.
Kaip pažymėjo vadovaujantis tyrėjas Andalūzijos Astrofizikos institute (IAA-CSIC), ši sistema sulaužo kelis rekordus: tai viena iš šalčiausių ir kompaktiškiausių žvaigždžių porų, kurioje aptiktos tranzituojančios planetos, ir pirmoji, kurioje planetos stebimos tranzituojančios abi žvaigždes. Trumpai tariant, TOI-2267 verčia astronomus permąstyti, kokia atspari gali būti planetų formacija net intensyvios gravitacinės įtakos sąlygomis.
Platesnė reikšmė egzoplanetų mokslui
Tokių atradimų reikšmė yra daugialypė ir plečia mūsų supratimą apie planetų įvairovę Galaktikoje. Jie primena, kad akmeninės planetos nebūtinai apsiriboja vienos žvaigždės sistemomis ir kad kosminė „receptūra“ planetoms susidaryti yra lankstesnė nei manyta anksčiau. Derindami plataus masto apžvalgos misijas (TESS), tikslinį žemės stebėjimą (SPECULOOS, TRAPPIST) ir specializuotus aptikimo įrankius ("Sherlock"), mokslininkai dabar gali tirti aplinkas, kurios anksčiau atrodė mažai tikėtinos vietos planetoms rasti.
Ateities stebėjimai patikslins TOI-2267 planetų mases, kompoziciją ir galimas atmosferas, o teoriniai darbai atnaujins formavimosi ir stabilumo modelius kompaktiškoms binarinėms sistemoms. Specializuoti modeliai turės integruoti tokias sąveikas kaip disko truncation (disko trumpinimas dėl stiprios žvaigždžių sąveikos), rezonansiniai migracijos scenarijai, planetų-planetų sankirtos ir galimi chaotiški regionai. Dėl to šis atradimas skatins naujas simuliacijas ir stebėjimų kampanijas, kurios padės nustatyti, kokiu mastu panašios sistemos gali būti paplitusios Paukščių Take ir už jos ribų.
Ilgalaikė perspektyva – sujungti stebėjimus įvairiais bangos ilgio diapazonais (optika, infraraudonieji, radijo) ir dinaminius modelius, kad būtų galima sukurti nuoseklią šių planetų istoriją: nuo diskų evoliucijos iki galutinio planetų architektonikos. Vaizdas apie dvigubus saulėlydžius ant Žemės dydžio pasaulių yra gyvas priminimas: Visata vis dar turi staigmenų, kurios gali pakeisti mūsų įprastus teiginius ir prielaidas apie planetų formavimąsi bei gyvybės galimybes net sudėtingiausiose aplinkose.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą