Астрономія
Астрономія

Доплерівська спектроскопія вперше вказала на планету з двома зірками

Відому своїми двома «сонцями» планета Kepler-16 (AB) b, яка обертається одразу навколо своїх двох світил, вдалося побачити методом доплерівської спектроскопії. Кратність її орбіти підтвердили астрономи Обсерваторії Верхнього Провансу, а заразом і уточнили масу планети. Відкриття Kepler-16 (AB) b методом променевих швидкостей вказує на можливість послуговуватися ним і надалі для розширення вибірки таких систем. Статтю вчені опублікували у Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Обсерваторія Верхнього Провансу. José Rodrigues / Wikimedia Commons

Обсерваторія Верхнього Провансу. José Rodrigues / Wikimedia Commons

Астрономи перевідкрили Татуїн?

Насправді зірки доволі рідко народжуються поодинці, однак ще рідше кратні системи з двох, трьох або більше зірок здатні обзавестися спільною планетою. Якщо планета обертається не навколо самотньої зорі, а навколо подвійної чи більше, її називатимуть планетою з кратною орбітою. Кілька таких астрономам відкрили метод гравітаційного мікролінзування і пряме спостереження. Однак найбільше, 15, — телескопи «Кеплер» і TESS, які працюють з транзитним методом, відкриваючи планети під час їхнього проходження дисками своїх світил.

Втім, попри всі ці успіхи, жодної планети з кратною орбітою не вдалося відкрити чи не найефективнішим методом з пошуку екзопланет — методом променевих швидкостей або доплерівської спектроскопії. Він полягає у тому, щоб знайти планету на основі зрушень довжини хвилі у зоряному світлі, які виникають через гравітаційне тяжіння планети до зірки. Так вивчаючи спектр світила, можна помітити, що зірка періодично трохи наближається, а потім знову віддаляється. На відміну від транзитного методу, де астрономи чекають характерного зменшення світла зорі, коли повз неї по орбіті проходить планета, метод Доплера не залежить від кута нахилу орбіти планети.

Діаграма, що показує, як менший об’єкт, наприклад, планета, що обертається навколо більшого об’єкта як-то її зірка, може змінювати положення та швидкість останньої, коли вони обертаються навколо свого спільного центру мас (червоного хреста). Zhatt / Wikimedia Commons

Діаграма, що показує, як менший об’єкт, наприклад, планета, що обертається навколо більшого об’єкта як-то її зірка, може змінювати положення та швидкість останньої, коли вони обертаються навколо свого спільного центру мас (червоного хреста). Zhatt / Wikimedia Commons

Крім того, саме метод променевих швидкостей дає змогу оцінювати фундаментальний параметр — масу. Метод ж транзиту через зміни у часі затемнення не зможе точно оцінити її у планет з кратною орбітою. А також метод Доплера не потребує довгих спостережень, адже сигнал можна отримати на будь-якій орбітальній фазі екзопланети. Тому ним можна послуговуватися і з наземних телескопів.

Знайдені методом променевих швидкостей планети з кратними орбітами допоможуть скласти вибірку з більшою кількістю даних для оцінки параметрів систем, що дасть змогу краще вивчити особливості їхнього формування. Тому автори цієї роботи, астрономи Франції, Америки, Канади, Бразилії на чолі з дослідниками з Бірмінгемського університету, що у Британії, спробували так званий «сліпий» пошук подвійної зоряної системи Kepler-16 (AB), а зокрема її екзопланети, Kepler-16 (AB) b, яка має орбіту навколо обох з них.

Як знайти планету?

У період з 8 липня 2016 по 23 червня 2021 року дослідники збирали дані про Kepler-16 (AB) за допомогою спектрографа SOPHIE, встановленого на телескопі Обсерваторії Верхнього Провансу. Система Kepler-16 (AB) знаходиться в 245 світлових роках від Сонця та складається з карлика спектрального типу К і масою у 0,65 сонячної, а також карлика з масою у 0,2 сонячної, який належить до карликів М-типу. Навколо свого центру мас вони обертаються з періодом у 41,1 дня. Зіркова пара володіє планетою Kepler-16 (AB) b, яка є газовим гігантом та обертається кожні 229 днів навколо зірок.

Ігноруючи дані телескопа «Кеплер» або будь-які інші фотометричні спостереження, астрономам з наземним телескопом вдалося не лише зафіксувати Kepler-16 (AB) b, а і оцінити її масу — 0,3 маси Юпітера, що збігається вже з наявними дослідженнями методом транзиту. Таким чином, здійснений вченими аналіз вказує на можливості методу променевих швидкостей і для подвійних зоряних систем з планетами на їхній орбіті. Він має низький рівень похибки та не потребує великої кількості часу спостережень, але зможе значно поповнити низку відомих нам подібних систем.

Також раніше ми розповідали, як астрономи розробили спосіб вирахувати придатну для життя зону в подвійних зоряних системах. І, наприклад, Kepler-16 не зможе мати землеподібну планету в придатній для життя зоні, як і система Kepler-1647. А от завдяки телескопу TESS вдалося відкрити зіркових «трійнят» — систему з трьох подвійних систем. Також вчені поекспериментували з виявленням екзопланет за радіовипромінюванням та виявили 19 червоних карликів, які збіглися з каталогом світил телескопа Gaia.


Фото в анонсі: José Rodrigues / Wikimedia Commons