Супер-земля скрывалась за гигантом

Команда ученых из Испанского национального исследовательского совета и Университетского колледжа Лондона под руководством испанца Игнаси Рибаса и француза Жана-Филиппа Больё повторила достижение другого французского астронома. Сто с лишним лет назад Урбан Леверье, изучая неравномерность движения планеты Уран, заподозрил, что за её орбитой скрывается ещё одно крупное небесное тело. Леверье вычислил, где возмутитель спокойствия Урана должен находиться, и Нептун – такое название получила новая планета – был немедленно обнаружен немецкими астрономами.

Рибас и Больё обратили внимание на поведение другой планеты-гиганта, ранее найденной у расположеного в 30 световых годах от нас в направлении созвездия Льва красного карлика GJ436. Собственного названия, как и все внесолнечные планеты, этот гигант – кстати, массой не сильно отличающийся от Урана, – пока не имеет, учёные предпочитают называть его GJ436b. Открыт он был методом транзитов – по небольшим изменениям блеска звезды, сопровождающим его проход по звёздному диску.

Этот гигант уже изучался двумя независимыми научными группами, которые отметили, что у GJ436b очень необычная орбита. Она сильно вытянута, что нехарактерно для планет, близких к своим звёздам: приливные силы должны «округлять» орбиту, сводя её эллиптичность к нулю. Впрочем, заметив необычную форму орбиты, ученые отказались от дальнейших поисков, предположив лишь возможность влияния на небесное тело со стороны более удалённого от звезды небесного тела.

Другая замечательная особенность орбиты GJ 436b – постоянный дрейф моментов прохода по небесному телу относительно расчётных. Гигант проходит диск звезды по самому краю, едва показываясь на нём, поэтому несоответствие расчётных и наблюдаемых моментов прохода по диску особенно легко заметить. Подобный дрейф прежде часто наблюдался в других исследованиях, посвященных тройным системам небесных тел.

Группа Больё предложила математическую модель, согласно которой подобно искажение формы орбиты могло произойти в результате постоянного гравитационного возмущения, накладываемого относительно небольшим небесным телом, движущимся в резонансе с гигантом. Данные о форме орбиты и скорости её дрейфа учёные сравнили с предсказаниями своих расчётов. Практически идеальное совпадение было зафиксировано лишь в одном случае – если возмущающее тело находится от звезды чуть дальше планеты-гиганта, делая полный оборот вокруг красного карлика за 5,2 земных дня, за которые внутреннее тело успевает совершить два оборота. Такую соразмерность частот музыканты называют интервалом в октаву, а астрономы – резонансом 2:1.

Дальше оставалось лишь подставить в модель наблюдательные данные и подогнать параметры системы для наилучшего им соответствия.

На основании этой процедуры учёные и сделали свои выводы. По их словам, масса GJ436c составляет от 4,1 до 5,3 масс Земли, а эллиптичность её орбиты лишь немногим больше эллиптичности орбиты GJ436b. Прежняя самая лёгкая из известных внесолнечных планет обладала массой в 5,5 масс Земли. Следует понимать, однако, что сравнение здесь может быть лишь формальным: неточность определения массы превосходит разницу между двумя величинами.

Вообще-то, открытие очередной внесолнечной планеты уже не вызывает столь бурной реакции, как раньше. Астрономам известно уже почти три сотни планет, вращающихся вокруг далеких звезд.

Однако большинство этих планет являются газовыми гигантами, похожими на Юпитер. Безусловно, такие работы важны для развития представлений о строении и эволюции планетарных систем. Однако учёным по-прежнему хочется найти планету, похожую на нашу собственную. В настоящее время вряд ли стоит ожидать открытия планет менее массивных, чем Земля (их тяжело обнаружить), поэтому основные усилия сосредоточены на так называемых «супер-землях» массой от одной до десятка земных. Считается, что такие небесные тела вполне способны иметь твёрдую поверхность, на которой даже может присутствовать похожая на земную тектоническая активность.

Компьютерное моделирование системы из трёх тел – звезды GJ436, планеты-гиганта GJ436b и «супер-Земли» GJ436c – показало, что вращение последней вокруг своей оси, скорее всего, не является синхронизированным с обращением по орбите: слишком сильное влияние на неё планеты-гиганта. Один оборот вокруг своей оси, по расчётам учёных, планета делает за 4,2 дня. Однако за это время проходит почти год, поэтому центральное светило движется в небе гораздо медленнее, и световые сутки продолжаются на планете 22 дня, или 4 с лишним её года.

Расчетом климатических условий вновь открытой планеты занималась астрофизик Лондонского Университетского колледжа Джованна Тинетти. По её словам, планета имеет температуру поверхности в диапазоне +130…+430 градусов Цельсия, а на полюсах она может опускаться до +80. Однако, подчеркнула она, эти оценки носят чисто спекулятивный характер, так как ученым ничего неизвестно об атмосфере планеты.

Как заявил Игнаси Рибас, ведущий автор публикации в Astrophysical Journal Letters, открытие его команды еще нуждается в подтверждении независимыми экспертами. Рибас надеется, что эта работа откроет целую серию новых публикаций об открытии новых маленьких внесолнечных планет. Рано или поздно такой поиск должен привести к обнаружению миров, очень похожих на земной.