Собранные за более чем два десятилетия данные с помощью двух звездных картографических спутников Европейского космического агентства позволили астрономам впервые произвести расчет массы очень молодой экзопланеты. Об этом исследовании сообщает журнал Nature Astronomy.
Изучаемая планета — Бета Живописца b – является газовым гигантом, масса которого, по расчетам ученых от 9 до 13 раз превосходит массу Юпитера. Обнаруженная в 2008 году экзопланета оборачивается вокруг звезды Бета Живописца, которая находится приблизительно в 63 световых годах от Земли в созвездии Живописца и является второй по яркости в этом созвездии.
Поскольку сама звезда этого созвездия является очень молодой (ей от 8 до 20 миллионов лет), планета, находящаяся в системе, представляет собой отличную целью для исследования процессов формирования и развития экзопланет. Однако эта задача усложнилась тем, что процесс формирования звезды еще не завершен — она по-прежнему очень активно пульсирует, что создает проблему для измерения ее радиальной скорости (скорости, с которой звезда двигается к нам и от нас, как и орбита ее планеты). Этот метод часто используется для измерения массы экзопланет.
Для измерения массы Беты Живописца b ученые не стали использовать метод измерения лучевой скорости, а вместо этого произвели расчеты, основанные эволюцию движения звезды на ночном небе за продолжительный отрезок времени. Именно поэтому процесс занял более 20 лет, сообщает сайт Европейского космического агентства.
«Звезды двигаются по разным причинам. Во-первых, они, как и Солнце, вращаются вокруг центра Млечного пути. С Земли это выглядит как линейное движение, проецируемое на небо. Мы называем это собственным движением. Кроме того, существует эффект параллакса, который вызван вращением Земли вокруг светила. Благодаря ему в течение года мы видим одну звезду под разным углом», — комментирует астроном Игнас Снеллен из Лейденского университета.
Исследователи провели расчеты пути движения звезды Беты Живописца по небу, а также небольшие колебания в траектории звезды, движущейся по небесной сфере — минимальные отклонения от ожидаемого курса, вызванные гравитационным влиянием вращающейся рядом планеты.
Белая пунктирная спираль показывает траекторию движения звезды, видимую с Земли. Коричневая полоса показывает диапазон отклонений в движении звезды, вызванных гравитационным влиянием молодой планеты, вращающейся вокруг нее
«Мы смотрели за отклонениями от ожидаемого курса, благодаря этому мы смогли вычислить массу планеты. Чем массивнее планета, тем более существенны отклонения от ожидаемых прогнозов мы наблюдаем», — комментирует соавтор исследования Энтони Браун из того же Лейденского университета.
Однако, чтобы зарегистрировать отклонения и высчитать на основе этой информации массу планеты ученым необходимо наблюдать за объектом в течение долгого времени. Решить эту задачу помогло совмещение данных с космического телескопа Hipparcos, который наблюдал Бету Живописца 111 раз между 1990 и 1993 годом, а также данных 32 наблюдений за звездой с помощью телескопа Gaia в 2014-2016 годах.
«Объединив данные наблюдений с Hipparco и Gaia, мы получили разницу в ее движении примерно в 25 лет. В одиночку тот же Hipparcos не смог бы справиться с задачей. Чтобы увидеть экзопаланету, пришлось бы наблюдать за звездой гораздо дольше», — отмечает Браун.
Анализ данных показал, что масса планеты Беты Живописца b в 13 раз больше массы Юпитера. Ее период вращения вокруг собственной оси предположительно равен 22,2 года.
