Астрономы обнаружили «Планету Пи»
В восхитительном сочетании астрономии и математики ученые из Массачусетского технологического института обнаружили «Пи-Землю» — планету размером с Землю, которая вращается вокруг своей звезды каждые 3,14 дня по орбите, напоминающей универсальную математическую постоянную.
Исследователи обнаружили сигналы планеты в данных, полученных в 2017 году миссией космического телескопа NASA Kepler K2. Установив в начале этого года систему с помощью сети наземных телескопов SPECULOOS, команда подтвердила, что сигналы были от планеты, вращающейся вокруг своей звезды. И действительно, планета, по-видимому, все еще вращается вокруг своей звезды сегодня, с периодом, подобным Пи, каждые 3,14 дня.
Эта планета движется как часы
— говорит Праджвал Нираула, ведущий автор исследования из Массачусетского технологического института.
Извлечение планеты
Новая планета обозначена как K2-315b. Это 315-я планетная система, обнаруженная в данных K2 — всего лишь одна система, лишенная еще более удачного места в списке.
Исследователи подсчитали, что K2-315b имеет радиус 0,95 от земного, что делает его примерно такого же размера как Земля. Он вращается вокруг холодной звезды с малой массой, которая примерно в пять раз меньше Солнца. Планета вращается вокруг своей звезды каждые 3,14 дня со скоростью 81 километр в секунду, или около 181 000 миль в час.
Хотя его масса еще не выяснена, ученые подозревают, что K2-315b является местным, как и Земля. Но планета Пи, скорее всего, не пригодна для жизни, поскольку ее узкая орбита приближает планету достаточно близко к своей звезде, чтобы нагреть ее поверхность до 450 кельвинов, или около 350 градусов по Фаренгейту — идеально, как оказалось, для выпечки настоящего пирога.
Это было бы слишком жарко, чтобы быть обитаемым в обычном понимании этого слова.
— говорит Нираула, который добавляет, что волнение вокруг этой конкретной планеты, помимо ее ассоциаций с математической постоянной pi, заключается в том, что она может оказаться многообещающим кандидатом для изучения характеристик ее атмосферы.
Провалы в данных
Исследователи являются членами SPECULOOS, что расшифровывается как поиск пригодных для жизни планет, затмевающих ультра-холодные звезды, и названо в честь сети из четырех 1-метровых телескопов в пустыне Атакама в Чили, которые сканируют небо по всему южному полушарию. Совсем недавно сеть добавила пятый телескоп, который является первым, расположенным в северном полушарии, под названием Артемида — проект, который был инициирован исследователями из Массачусетского технологического института.
Телескопы SPECULOOS предназначены для поиска похожих на Землю планет вокруг ближайших, ультра-холодных карликов — маленьких, тусклых звезд, которые дают астрономам больше шансов обнаружить орбитальную планету и охарактеризовать ее атмосферу, поскольку эти звезды не имеют блеска гораздо более крупных и ярких звезд.
Эти ультра-холодные карликовые звезды разбросаны по всему небу. Целевые наземные исследования, такие как SPECULOOS, полезны, потому что мы можем смотреть на этих ультра-холодных карликов один за другим.
— говорит Бурданов.
В частности, астрономы смотрят на отдельные звезды в поисках признаков транзитов или периодических провалов в свете звезды, которые сигнализируют о возможном пересечении планеты перед звездой и кратковременном блокировании ее света.
Ранее в этом году Нираула наткнулся на холодную карликовую звезду, немного теплее общепринятого порога для ультра-холодного карлика. В данных, собранных кампанией K2—второй наблюдательной миссией космического телескопа Kepler, которая отслеживала кусочки неба, когда космический аппарат вращался вокруг Солнца.
В течение нескольких месяцев в 2017 году телескоп «Кеплер» наблюдал часть неба, где находился холодный карлик, обозначенный в данных K2 как EPIC 249631677. Нираула исследовал этот период и обнаружил около 20 провалов в свете этой звезды, которые, казалось, повторялись каждые 3,14 дня.
Команда проанализировала сигналы, проверяя различные потенциальные астрофизические прогнозы их происхождения, и подтвердила, что сигналы, скорее всего, были транзитной планетой, а не продуктом каких-то других явлений, таких как двойная система из двух спиральных звезд.
Затем исследователи планировали поближе рассмотреть звезду и ее орбитальную планету с помощью SPECULOOS. Но сначала они должны были определить промежуток времени, когда они точно смогут поймать транзит.
Определить самую подходящую ночь для наблюдения с Земли немного сложно. Даже когда вы видите этот сигнал 3,14 дня в данных K2, есть неопределенность, которая еще и растет с каждой орбитой.
— говорит Рэкхем, который разработал алгоритм прогнозирования, чтобы предсказать, когда транзит может произойти в следующий раз.
С помощью алгоритма прогнозирования Рэкхема группа сузила круг на несколько ночей в феврале 2020 года, в течение которых они, вероятно, увидят планету, пересекающую перед своей звездой. Затем они направили телескопы SPECULOOS в направлении звезды и смогли увидеть три четких прохода: два с телескопами Южного полушария сети и третий с Артемиды, в Северном полушарии.
Исследовательская группа заявила, что эта планета может стать отличным кандидатом для будущих наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. На данный момент команда просматривает другие наборы данных, такие как миссии TESS из NASA, а также непосредственно наблюдает за небом с помощью Артемиды и остальной части сети SPECULOOS, чтобы найти признаки планет, похожих на Землю.
В будущем появятся более интересные планеты, как раз вовремя для JWST, телескопа, предназначенного для исследования атмосферы этих чужих миров. С лучшими алгоритмами, надеюсь, когда-нибудь мы сможем искать планеты поменьше, даже такие маленькие, как Марс.
— говорит Нираула.
