Надзвичайна планетна система Кеплер-51 продовжує інтригувати астрономів своїми унікальними характеристиками. Дослідники з Пенсильванського університету та Осакського університету виявили четверту планету в цій системі. Система Kepler-51 вже була відома своїми трьома «суперпуфовими» планетами наднизької щільності, але це останнє відкриття додає ще один рівень складності. Команда ідентифікувала четверту планету, Kepler-51e, після спостереження за несподіваними змінами часу проходження (TTV) у системі. Це відкриття кидає виклик існуючим теоріям формування планет і відкриває нові питання про динаміку та еволюцію цієї своєрідної системи.
Розуміння суперпухлих планет
Суперпухлі планети виразно характеризуються неймовірно низькою масою та щільністю. Вони приблизно такі ж розміри, як Сатурн, але лише в кілька разів перевищують масу Землі, що робить їх легкими та пухнастими, як солодка вата. Вважається, що суперпуфи в системі Kepler-51 мають крихітні ядра та величезні атмосфери водню та гелію. Вони є космічною загадкою, яка змушує астрономів сумніватися в тому, як вони утворилися та як їх атмосфера витримує інтенсивне випромінювання їх зірки. Відкриття четвертої планети додає до цих питань ще більше інтриги.
Сюрприз у Kepler-51
Дослідницька група, очолювана Джесікою Ліббі-Робертс, докторантом Центру екзопланет і населених світів у Пенсильванії, ризикнула вивчити Kepler-51d за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба NASA. Однак планета вирішила вкрасти шоу, пройшовши перед своєю зіркою на дві години раніше, ніж очікувалося – подія, яка мало не застала дослідників зненацька. Цей несподіваний час проходження підказав ще одного гравця в системі: четверту приховану планету.
Транзити планет і їх таємниці
Транзит планети, коли вона проходить перед своєю зіркою, як спостерігають із Землі, може виявити велику кількість інформації. Тривалість і величина падіння яскравості зірки допомагають астрономам визначити розмір та інші властивості планети. Іноді планета може проходити раніше чи пізніше через гравітаційне тяжіння інших планет, що призводить до коливань часу проходження. Ці незначні розбіжності зазвичай враховуються в моделях, щоб точно передбачити, коли проходитимуть планети.
Спостережний поворот у Kepler-51
Незважаючи на їхні точні прогнози щодо транзиту Kepler-51b у травні 2023 року, Kepler-51d вразив дослідників. Очікувалося, що транзит цієї планети пройде близько 2 години ночі за східним часом у червні 2023 року. Але він з’явився на дві години раніше, що змусило дослідників переглянути свої моделі.
«Ми були справді спантеличені ранньою появою Kepler-51d, і жодне тонке налаштування моделі трьох планет не могло пояснити таку велику розбіжність», — сказав Кенто Масуда, доцент кафедри науки про Землю та космос в Осакському університеті та співавтор статті. «Тільки додавання четвертої планети пояснило цю різницю. Це перша планета, відкрита шляхом зміни часу проходження за допомогою JWST».
Щоб краще зрозуміти систему Kepler-51, дослідники застосували пошук «грубої сили». Вони протестували різні комбінації властивостей планет, щоб побудувати модель чотирьох планет, яка пояснювала б усі дані про транзит, зібрані за 14 років. Цей суворий підхід привів їх до ідентифікації четвертої планети Kepler-51e.
Деталі Kepler-51e
Існування та властивості Kepler-51e змусили команду скоригувати свої моделі та переглянути очікувані маси інших планет у системі. Однак без прямого спостереження за проходженням Kepler-51e незрозуміло, чи є цей найновіший член сімейства також суперпуфом. Незважаючи на те, що Kepler-51e наразі привертає увагу, Ліббі-Робертс зазначила, що в цій планетарній системі ще багато чого можна відкрити.
«Kepler-51e має орбіту трохи більшу, ніж Венера, і знаходиться всередині придатної для життя зони зірки, тому набагато більше може відбуватися за цією відстанню, якщо ми знайдемо час, щоб подивитися», — сказала Ліббі-Робертс. «Продовження розгляду варіацій часу транзиту може допомогти нам відкрити планети, які знаходяться далі від своїх зірок, і може допомогти в нашому пошуку планет, на яких потенційно може бути життя».
Дорога вперед із Kepler-51 та його планетами
Зараз дослідники аналізують решту даних космічного телескопа Джеймса Вебба. Отримані дані можуть надати інформацію про атмосферу Kepler-51d і покращити наше розуміння того, як утворюються наднизькі щільні суперпухкі планети. Таємниці Всесвіту та надпухлі планети Kepler-51 продовжують інтригувати та захоплювати уми дослідників. Дослідження опубліковано в The Astronomical Journal.
