Астрономы нашли необычно длинную резонансную цепочку экзопланет

Астрономы при помощи наземных и космических телескопов открыли одну из самых длинных цепочек резонансов Лапласа у планет, обращающихся вокруг звезды TOI-178. В нее входит пять планет, периоды обращения которых вокруг светила соотносятся как натуральные числа. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

На сегодняшний день ученым известно несколько тысяч экзопланет, свойства которых часто не вписываются в теории их формирования. Для коррекции существующих моделей астрономы ищут новые планетные системы, в частности, такие, где наблюдаются различные эффекты орбитальной динамики, такие как приливный захват, миграции планет и орбитальные резонансы. Считается, что подобные конфигурации орбит могут рассказать об эволюции планетной системы начиная со стадии протопланетного диска.

Группа астрономов во главе с Адриен Лело (Adrien Leleu) из Женевского университета сообщила об открытии необычной орбитальной архитектуры планетной системы TOI-178, найденной ранее космическим телескопом TESS и расположенной на расстоянии около 200 световых лет от Солнца в созвездии Скульптора. Ученые проанализировали данные наблюдений за системой при помощи космического телескопа CHEOPS и наземных обсерваторий NGTS (Next Generation Transit Survey) и SPECULOOS, которые следили за транзитами планет по диску звезды, а также данными по изменению лучевой скорости звезды, полученными инструментом ESPRESSO, установленным на телескопе наземного комплекса VLT (Very Large Telescope).

Возраст TOI-178 был оценен в 7,1 миллиардов лет, она представляет собой звезду спектрального типа K, масса которой составляет 0,64 массы Солнца, а радиус — 0,65 радиуса Солнца. Вокруг звезды обращаются, по крайней мере, шесть экзопланет, которые могут представлять собой суперземли или мини-нептуны. Они обладают радиусами от 1,17 до 2,91 радиусов Земли и массами от 1,5 до 30 масс Земли, а периоды обращения планет вокруг звезды находятся в диапазоне между 1,91 и 20,71 земными днями. Общая масса планет в TOI-178, колеблется от 17,37 до 29,76 масс Земли.

Уникальна TOI-178 оказалась тем, что все планеты, кроме самой внутренней, образуют цепочку резонансов Лапласа 2:4:6:9:12, которая считается одной из самых длинных «резонансных цепочек», когда-либо обнаруженных. Это означает, что за время, необходимое одной планете для совершения двух оборотов вокруг звезды, следующая успевает сделать четыре, еще более далекая — шесть и так далее. В нашей Солнечной системе резонанс Лапласа применителен к спутникам Юпитера Ио, Европе и Ганимеду, наблюдался он и в случае нескольких экзопланетных систем, в числе которых и TRAPPIST-1.

Благодаря тому, что звезда в системе яркая, а радиусы внешних планет достаточно велики, TOI-178 станет хорошей целью для будущих спектроскопических наблюдений при помощи наземного телескопа ELT (Extremely Large Telescope) и космического телескопа «Джеймс Уэбб», что позволит лучше понять механизмы формирования суперземель и мини-нептунов.