Справжнє диво. Телескоп Хеопс виявив незвичайну планету-дзеркало

Крім Місяця, найяскравішим об’єктом на нашому нічному небі є планета Венера, товстий шар хмар якої відбиває близько 75% сонячного світла. Для порівняння, Земля відбиває тільки близько 30% падаючого сонячного світла.

Тепер астрономи вперше знайшли екзопланету, яка може зрівнятися за блиском із Венерою: планета LTT9779 b. Нові детальні вимірювання місії ЄКА Хеопс показують, що ця планета відбиває колосальні 80% світла, випромінюваного її батьківською зіркою.

Екзопланета розміром приблизно з Нептун, що робить її найбільшим дзеркалом у Всесвіті, про яке ми знаємо сьогодні. Причина її високої відбивної здатності полягає в тому, що вона покрита металевими хмарами. Переважно вони зроблені із силікату, що споріднює їх із піском і склом на Землі – з домішкою металів на кшталт титану.

« Уявіть собі палаючий світ, близький до своєї зірки, з важкими хмарами металів, що ширяють у повітрі, з яких падають краплі титану», — каже Джеймс Дженкінс, астроном з Університету Дієго Порталеса і CATA ( Сантьяго, Чилі).

Високе альбедо LTT9779 b стало несподіванкою, оскільки температуру сторони планети, зверненої до її зірки, оцінюють приблизно у 2000 °C. Будь-яка температура, вища за 100 °C, занадто висока для утворення водяних хмар, але температура атмосфери цієї планети має бути занадто високою навіть для хмар із металу або скла.

Відбивна здатність — не єдина дивовижна особливість LTT9779 b. Її розмір і температура роблять планету так званим « надгарячим нептуном», але жодні інші подібні об’єкти такого розміру і маси не обертаються настільки близько до своєї зірки.

Планета має радіус у 4,7 раза більший за земний, а рік на LTT9779 b триває лише 19 годин. Усі виявлені раніше планети, що здійснюють оберт навколо своєї зірки менш ніж за добу, є або « гарячими юпітерами» — газовими гігантами з радіусом щонайменше вдесятеро більшим за земний, — або кам’янистими планетами, меншими за два земні радіуси.

Вчені вперше знайшли ознаки планети поза нашою галактикою

На сьогодні виявлено вже майже п’ять тисяч екзопланет, проте всі вони розміщені у нашій галактиці Чумацький Шлях.

Тепер ученим вдалося за допомогою рентгенівського телескопа Chandra, що належить NASA, виявити планету розміром із Сатурн у галактиці М51.

Вона розташована на відстані приблизно 28 мільйонів світлових років від Чумацького Шляху.

Екзопланети зазвичай виявляють так званим методом транзиту: обертаючись навколо зірки, планета в якийсь момент опиняється перед нею і викликає невелику зміну яскравості зірки, яку можна зареєструвати за допомогою приладів.

Саме таким чином виявили попередні екзопланети.

Вчені під керівництвом докторки Розанни Ді Стефано шукали зміни в інтенсивності випромінювання зірки у рентгенівському діапазоні. Для спостереження обрали яскраву подвійну рентгенівську зорю.

Як правило, такі системи складаються з об’єкта значної маси – нейтронної зорі або чорної діри, – і звичайної зірки, що обертається навколо нього. Акреційний диск, що виникає при цьому – потік речовини, що під дією гравітаційних сил перетікає від легшого об’єкта до важчого, – сильно розігрівається і створює випромінення, зокрема, і в рентгенівському діапазоні.

Акреційний диск відносно невеликий за розмірами, тому планета, що проходить перед ним, викликає достатню зміну інтенсивності випромінювання, щоб її можна було спостерігати.

Вчені використали цю техніку для виявлення першого кандидата в екзопланети за межами нашої галактики у подвійній системі M51-ULS-1.

“Метод, який ми розробили та використали, на сьогодні єдиний можливий для відкриття планетних систем в інших галактиках, – розповіла ВВС докторка Ді Стефано, яка працює в Смітсонівському центрі астрофізики в Кембриджі у США. – Це унікальний метод, який особливо добре підходить для пошуку планет навколо рентгенівських подвійних систем на будь-якій відстані, випромінювання яких ми можемо виміряти”.

Автор фото, NASA

Телескоп Chandra запустили в 1999 році для вивчення рентгенівського випромінювання

Пошуки нових планет

Подвійна система M51-ULS-1 містить нейтронну зорю (залишок вибуху наднової) або чорну діру, навколо якої обертається зірка-компаньйон з масою приблизно 20 сонячних.

Транзит тривав близько трьох годин, протягом яких рентгенівське випромінювання системи впало до нуля. На підставі цих та інших даних астрономи дійшли висновку, що планета за розміром може дорівнювати Сатурну і обертається навколо подвійної системи на відстані приблизно двох астрономічних одиниць (середня відстань від Землі до Сонця).

За словами Ді Стефано, методи, які застосовують для пошуку екзопланет у нашій галактиці, на міжгалактичних відстанях не працюють. Значні відстані унеможливлюють спостереження окремих зірок у світловому діапазоні – у оптичних телескопів не вистачає роздільної здатності, щоб відрізнити окремі зірки, тим більше – коливання їхньої яскравості.

З джерелами рентгенівського випромінювання справа інакша. По-перше, їх відносно небагато – лише кілька десятків на всю галактику. Деякі з них настільки яскраві, що їхнє випромінювання легко можна виміряти. І як правило, потужні рентгенівські джерела невеликі за розмірами, тому планета, що проходить повз, може істотно (а в цьому випадку – повністю) заблокувати випромінювання.

Автор фото, NASA / ESA / S. Beckwith / HHT

Галактику М51 також називають “Виром” через її характерну спіральну форму

Дослідники визнають, що їхні висновки потребують більш ретельної перевірки.

Повторити їхній експеримент буде непросто: значна величина орбіти потенційної екзопланети означає, що вона здійснює повний оборот навколо подвійної системи приблизно за 70 років, що унеможливлює повторення експерименту в найближчому майбутньому.

До того ж, це взагалі може виявитися не планета, а хмара міжзоряного пилу, хоча вчені вважають цю можливість малоймовірною: характеристики об’єкта не відповідають властивостям газових та пилових хмар.

“Ми розуміємо, що робимо дуже сміливу заяву, тому ми очікуємо, що інші астрономи ретельно перевірять наші результати, – каже Джулія Берндтссон із Принстонського університету, яка брала участь у дослідженні. – Але нам здається, у нас хороші дані. Саме так і працює наука”.

Ді Стефано вважає, що нове покоління оптичних та інфрачервоних телескопів все одно не матиме достатньої роздільної здатності, щоб спостерігати окремі об’єкти у віддалених галактиках. Тому спостереження у рентгенівському діапазоні, ймовірно, залишаться головним методом пошуку планет в інших галактиках.

Однак, за її словами, метод мікролінзування (спостереження викривлення променів світла, що проходять поблизу масивних об’єктів) теж може дати хороші результати.

Дослідження було опубліковано у рецензованому журналі Nature Astronomy.