Газов гигант досущ като Уран

Телескопът „Кеплер“ постави нов рекорд и откри екзопланета извън пределите на снежната линия.

Орбиталната обсерватория „Кеплер“ откри в съзвездие Лира екзопланета с най-дългия период на въртене около своята звезда.

Газовият гигант Kepler-421b, който извършва едно завъртане около своето слънце за 704 дни, е разположен зад пределите на така наречената снежна линия – граница между топлата част на планетната система, където водата е в течен вид, и по-студената област, запълнена с прах, лед и замразени газове.

Откриването на толкова далечна от звездата планета, което преди се смяташе за невъзможно, съществено разширява кръгозора на „Кеплер“ и неговия наследник TESS, съобщава Харвард-Смитсъниънският център по астрофизика.

„Снежната линия е критичен елемент в съвременните теории, описващи процеса по раждане на планети. Астрономите отдавна смятат, че всички газови гиганти трябва да се формират зад нейните предели.

Kepler-421b е първият пример, че такива планети не мигрират в по-топлите региони на системата след раждането и остават на място. Нейното откриване беше щастлива случайност – колкото по-далече от звездата е разположена планетата, толкова по-малко са шансовете тя да премине по диска на светилото и да бъде забележима за телескопите“, пояснява Дейвид Кипинг, един от авторите на откритието.

Кипинг и десетки други астрономи от различни изследователски институции на НАСА и университети на САЩ изучавали данните, събрани от телескопа „Кеплер“ за първите четири години от неговата работа на орбита. Той търси планети извън пределите на Слънчевата система чрез така наречения транзитен метод, наблюдавайки периодичните изменения в яркостта на звездата. „Кеплер“ е следил едновременно стотици звезди в съзвездията Лебед и Лира, като само някои от тях представляват интерес за учените.

Обикновено планетолозите се интересуват от тези звезди, чиято яркост се мени достатъчно често, което сочи за присъствието на една или няколко екзопланети край тях. Честотата на такива „падания“ в светлинната крива на светилото пряко зависи от разстоянието между планетата и звездата. Колкото по-близо се намират една до друга, толкова по-добре планетата ще извърши кръг около светилото и ще премине по неговия диск, което предизвиква периодични снижавания на яркостта.

Затова голяма част от планетите, открити от „Кеплер“ за времето на неговата работа на орбита, са „горещи Юпитери“ и „горещи Нептуни“, „суперземи“ или малки каменисти тела, разположени близо до светилото. До днес главният космически ловец на НАСА не е успявал да открие газов гигант или „суперземя“, разположен в тази част на планетната система, където е възможно съществуването на замразена вода и други летливи вещества.

Много планетолози се съмняваха, че изобщо могат да направят такива открития, тъй като далечните планети могат да са извършили само едно-две завъртания за цялото време на живота на „Кеплер“.

Това предсказание не се оправдало – Кипинг и научният му екип успели да открият планета, разположена извън пределите на космическата снежна линия, в масивите данни за звезди, които автоматичните алгоритми за анализ на светлинните криви преценили като неинтересни за учените.

Резултатите от техния анализ и доказателствата за съществуването на планетата, получила името Kepler-421b, са публикувани в електронната библиотека на Корнуелския университет (arxiv.org) и скоро ще се появят в Astrophysical Journal.

Изучавайки данните, събрани от „Кеплер“ за няколкостотин такива звезди, екипът на Кипинг обърнал внимание на светило, известно в каталога звезди от съзвездията Лира и Лебед под шифъра KOI-1274 – жълто джудже, малко по-малко по размери и яркост от нашето Слънце.

То за първи път привлякло вниманието на учените през 2013 година, когато американските планетолози под ръководството на Натали Баталха от Изследователския център „Еймс“ на НАСА открили намеци за присъствието на голяма и отдалечена от звездата планета, извършваща едно завъртане около нея за почти земна година, 361 дни.

По-нататъшните наблюдения на KOI-1274 не потвърдили хипотезата, след което екипът на „Кеплер“ изключил тази звезда и планетата от списъка с кандидати.

Авторите на статията анализирали повторно данните, събрани от групата на Баталха, и прибавили към тях резултатите от новите наблюдения на KOI-1274, получени в последните месеци преди излизането на „Кеплер“ от строя през май 2013 година. Оказало се, че тази звезда действително притежава далечен спътник-планета, чийто облик се оказал далеч не такъв, както си го представяли Баталха и колегите ѝ.

Според изчисленията на Кипинг и сие откритата от тях планета извършва едно завъртане около светилото не за земна, а за марсианска година – рекордните за известните на учените екзопланети 704 дни. Тя е отдалечена от светилото на достатъчно голямо разстояние – 1,2 астрономически единици (средната дистанция между Земята и Слънцето, или 150 млн. км).

Kepler-421b е около четири пъти по-голяма от Земята по радиус и десет-двадесет пъти – по маса, което позволява да бъде смятана за неголям газов гигант от рода на Нептун или Уран.

Отчитайки относително малките размери и светимост на жълтото джудже, планетата е разположена или зад снежната линия, или точно на нея. В полза на това говорят ниските температури на повърхността на газовия гигант, които не превишават 135 градуса по Келвин, или минус 138 градуса по Целзий.

Съдейки по косвените признаци, находката на Кипинг и колегите му прилича на Уран – както и седмата планета в Слънчевата система, Kepler-421b се върти около светилото, силно наклонена на една страна.

Както отбелязват учените, откриването на двойник на Уран извън пределите на Слънчевата система е важно по няколко причини. Първо, това е нов рекорд за „Кеплер“. Второ, оказало се, че орбиталният телескоп, както и неговата планирана замяна – обсерваторията TESS, може на практика да открива планети, отдалечени от светилото и рядко пресичащи неговия диск.

Бъдещото изучаване на космическото тяло, според астрономите, ще ни помогне да разберем как се формират външните и вътрешните подстъпи на планетните системи.

Освен това откриването на Kepler-421b говори в полза на това, че двойници на Юпитер, Нептун и Уран могат да се срещат доста често въпреки последните оценки на НАСА – те просто прекалено рядко пресичат диска на своите светила.