Экзопланета Kepler-1625b и кандидат на первую известную нам экзолуну в представлении художника.
Пара астрономов из Колумбийского университета нашли по данным от космического телескопа «Кеплер» убедительные доказательства обращения спутника вокруг экзопланеты в 8 тыс. св. лет от нас.
В опубликованной ими вчера статье в журнале «Science Advances» Алекс Тичи и Дэвид Киппинг сообщили, что обнаруженная ими экзолуна необычна из-за своих размеров – сопоставимых с диаметром Нептуна! Такого гигантского спутника не существует в нашей Солнечной системе, несмотря на то, что в ней мы обнаружили уже порядка 200 спутников.
«Это станет первым случаем обнаружения спутника у планеты за пределами Солнечной системы», – говорит Киппинг, доцент астрономии в Колумбийском университете. «Если это открытие будет подтверждено последующими наблюдениями телескопа Хаббл, это может дать нам новую подсказку к процессу образования планетарных систем и вынудить учёных пересмотреть существующие теории их образования».
В поисках экзолун учёные изучили данные по 284 открытым «Кеплером» экзопланетам, находящимся на довольно далёких от своих звёзд орбитах с периодом обращения более 30 дней. Сам телескоп выполняет поиск экзопланет транзитным методом, заключающимся в том, что при вращении некоторых из экзопланет они проходят между родительской звездой и нами, что вызывает небольшое сокращение в яркости этой звезды. Астрономы обнаружили интригующую аномалию в поведении яркости при транзите экзопланеты Kepler 1625b.
«Мы видели небольшие отклонения и колебания в кривой блеска звезды», – сказал Киппинг.
Полученных результатов оказалось достаточно для выделения команде учёных 40 рабочих часов телескопа «Хаббл», позволяющего проводить в 4 раза более точные наблюдения, нежели «Кеплер». Астрономы наблюдали с помощью него за экзопланетой до и вовремя 19-часового транзита её на фоне родительской звезды. Спустя 3,5 часа после транзита «Хаббл» обнаружил второе, значительно меньшее по величине падение яркости звезды, указывающее на возможный транзит по диску звезды уже экзолуны.
Это согласуется со «спутником планеты, следующей за ней как собака, следующая за её хозяином на поводке», – сказал Киппинг. «К сожалению, наблюдательное время закончилось до того, как мы измерили транзит экзолуны до конца».
В дополнение к этому «Хаббл» предоставил дополнительное доказательство версии наличия спутника у планеты, так как фиксируемый им транзит самой экзопланеты начался на 1,25 часа раньше, чем должен был. Это согласуется с предположением, что система экзопланета-экзолуна вращаются вокруг общего центра тяжести, что вызывает видимое «запаздывание» экзопланеты к транзиту или опережение этого момента.
«Внеземная цивилизация, наблюдающая за Землёй и Луной при транзите Солнца, обнаружит такие же аномалии в моментах транзита у Земли», – говорит Киппинг.
Учёные указывают на то, что аномалия в моменте транзита может быть вызвана гравитационным влиянием другой планеты в этой системе, однако за 4-летнюю миссию «Кеплер» не обнаружил в этой системе других планет.
«Экзолуна является самым простым и наиболее естественным объяснением во втором скачке падения блеска у звезды и отклонения во времени транзита», – говорит ведущий автор «Teachey» и аспирант Колумбийского университета. «Было очень волнительно увидеть эту кривую на графике – моё сердце начало биться немного чаще, и я просто продолжал глядеть на график. Но мы знаем, что перепроверка данных является нашей работой и мы перепробовали все методы, пока не убедились, что для этой аномалии нет другого объяснения».
Масса экзолуны составляет всего 1,5% от массы экзопланеты, которая сама оценивается в несколько масс Юпитера. Их соотношение масс близко к подобному соотношению у Земли и Луны, а также у Плутона и Харона – крупнейшего из 5 известных нам спутников этой карликовой планеты, образование которого по одной из версий также могло быть вызвано столкновением с крупным объектом в ранней истории Солнечной системы. Kepler 1625b и его экзолуна однако являются газовыми гигантами, а не каменистыми объектами, так что подобное столкновение в данном случае не могло привести к образованию спутника.
Экзолуны трудно найти, так как они меньше чем их планеты, и они соответственно имеют ещё меньший эффект на блеск звезды в процессе транзита. Также момент их транзита каждый раз смещается, так как они вращаются вокруг родительской планеты, что в ряде наблюдений выглядит как случайные отклонения. Поэтому идеальным кандидатом для поиска таких экзолун являются планеты на больших орбитах, имеющие нерегулярный характер транзитов. В подобном поиске спутники размером с Нептун были однимb из самых простых целей для первого обнаружения, благодаря их размерам.
Планета и спутник находятся внутри обитаемой зоны звезды Kepler 1625, что означает возможность существования у них жидкой воды на любой твёрдой поверхности. «Однако оба этих небесных тела рассматриваются как газовые гиганты и поэтому должны быть непригодны для жизни, которую мы знаем», – говорит Киппинг.
В будущем исследовании учёные намерены изучить экзопланеты размерами с Юпитер, вращающиеся на дистанции дальше? чем Земля находится от Солнца – по причине того, что база данных «Кеплера» просто больше подходит для данного вида поисков. «Будущий телескоп им. Джеймса Уэбба сможет реально расчистить пробелы в нашем поиске спутников», – сказал Киппинг. «Мы сможем увидеть действительно небольшие экзолуны».