Новое исследование старых данных «Кеплера» показало, что в системе KOI-134, где ранее не предполагалось наличия планет, обнаружены две планеты с уникальной орбитальной динамикой, напоминающей старомодный карусель.
Система KOI-134 содержит две планеты, которые движутся вокруг своей звезды в разных орбитальных плоскостях. Одна из планет демонстрирует значительные изменения во времени транзитов. Это первая обнаруженная система такого рода.
Более десяти лет назад учёные с помощью космического телескопа «Кеплер» NASA наблюдали за системой KOI-134 и предположили, что в ней может быть планета. Однако этот кандидат в планеты был признан ложноположительным, поскольку его транзиты (прохождения перед звездой) не соответствовали ожиданиям. Эти транзиты были настолько аномальными, что планета была автоматически исключена как ложноположительная до дальнейшего анализа.
Тем не менее, благодаря приверженности NASA открытому обмену научными данными исследователи могут постоянно возвращаться к старым наблюдениям для совершения новых открытий. В новом исследовании учёные повторно проанализировали данные «Кеплера» по KOI-134 и подтвердили, что «ложноположительный» кандидат на самом деле является настоящей планетой.
Команда учёных под руководством Эммы Нэбби из Университета Южного Квинсленда опубликовала статью о своём открытии в журнале Nature Astronomy. Работа называется «Система с высоким взаимным наклоном вокруг KOI-134, выявленная с помощью вариаций времени транзита».
Подтверждение существования планеты KOI-134 b
Планета KOI-134 b, ранее считавшаяся ложноположительной, была подтверждена как тёплый Юпитер (тёплая планета размером с Юпитер). Анализ показал, что ранее подтверждение этой планеты не было получено из-за того, что она испытывает так называемые вариации времени транзита (TTVs), то есть небольшие различия во времени транзита планеты по звезде, которые могут сделать её транзит «ранним» или «поздним» из-за гравитационного воздействия другой планеты.
Исследователи подсчитали, что KOI-134 b проходит по диску своей звезды с опозданием или опережением на целых 20 часов, что является значительным отклонением. Это и стало причиной того, что планета не была подтверждена при первоначальных наблюдениях.
Открытие второй планеты KOI-134 c
Благодаря гравитационному взаимодействию между планетами было обнаружено ещё одно небесное тело — KOI-134 c. Эта планета немного меньше Сатурна и находится ближе к своей звезде, чем KOI-134 b.
KOI-134 c ранее не была обнаружена из-за того, что её орбита наклонена относительно орбиты KOI-134 b. Наклон орбиты препятствует транзиту планеты по диску своей звезды. Две орбитальные плоскости этих планет различаются примерно на 15 градусов, что является значительным взаимным наклоном.
Резонанс и орбитальная динамика
Ещё одной интересной особенностью этой планетарной системы является резонанс. У этих двух планет резонанс 2:1, то есть за время, за которое одна планета совершает один оборот, другая совершает два оборота. В этом случае орбитальный период KOI-134 b составляет около 67 дней, что вдвое больше орбитального периода KOI-134 c, который совершает оборот каждые 33–34 дня.
Благодаря наклону отдельных орбитальных плоскостей, TTVs и резонансу две планеты движутся вокруг своей звезды по схеме, напоминающей двух деревянных лошадок, подпрыгивающих вверх и вниз, когда они кружат по старомодной карусели.
Хотя эта система начиналась как ложноположительная в данных «Кеплера», повторный анализ данных выявил динамичную систему с двумя планетами. Это первая обнаруженная компактная многопланетная система, которая не является плоской, имеет значительные TTVs и испытывает наклоны орбитальных плоскостей.
Большинство планетарных систем не имеют высоких взаимных наклонов между близкими парами планет. Такие взаимные наклоны встречаются редко и нечасто измеряются из-за сложностей в процессе наблюдения. Поэтому наличие измерений значительного взаимного наклона в системе, а также измерений резонанса и TTVs даёт чёткую картину динамики внутри планетарной системы, которую мы не всегда можем увидеть.
Наблюдения, описанные в статье и использованные в симуляциях, были сделаны с помощью космического телескопа NASA «Кеплер». В работе приняли участие учёные из Университета Женевы, Университета Ла-Лагуна, Обсерватории Пурпурной горы, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, Технологического института Джорджии, Университета Южного Квинсленда и космического телескопа NASA «Кеплер».