Открытие гигантских экзопланет вокруг планет Kepler-1625b и Kepler-1708b вызвало вопросы. Точно так же, как мы можем предположить, что вокруг звезд Млечного Пути вращаются планеты, спутники вокруг этих экзопланет не должны быть редкостью. Это увеличивает сложность их обнаружения. На сегодняшний день из более чем 5300 известных экзопланет только две имеют спутники.
Исследователи впервые обнаружили следы таких спутников при наблюдениях за планетами Kepler-1625b и Kepler-1708b космическими телескопами «Кеплер» и «Хаббл». Теперь новое исследование ставит под сомнение эти предыдущие утверждения. Ученые из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы и Обсерватории Зонненберга в Германии сообщили в журнале Nature Astronomy, что «чисто планетарное» объяснение наблюдений является более убедительным.
В ходе анализа исследователи использовали недавно разработанный компьютерный алгоритм Pandora, который облегчает и ускоряет поиск внешних газовых облаков. Они также изучали, какие виды экзолун в принципе можно обнаружить в ходе современных космических астрономических наблюдений, и их ответы были шокирующими.
Экзоматы: редкое явление в наблюдениях
В нашей Солнечной системе тот факт, что вокруг планеты вращается один или несколько спутников, является скорее правилом, чем исключением: за исключением Меркурия и Венеры, каждая другая планета имеет таких спутников; В случае с газовым гигантом Сатурном исследователи на данный момент обнаружили 140 естественных спутников. Поэтому ученые полагают, что планеты в далеких звездных системах тоже могут иметь спутники. Однако пока есть только два случая, подтверждающих существование таких экзолун: Kepler-1625b и Kepler-1708b. Такая низкая доходность неудивительна. В конце концов, далекие спутники намного меньше своих родительских звезд, и поэтому их труднее обнаружить. Более того, поиск свидетельств наличия спутников в наблюдениях за тысячами экзопланет требует чрезвычайно много времени.
Чтобы сделать поиск проще и быстрее, авторы нового исследования использовали поисковый алгоритм под названием Pandora. Они опубликовали свой метод в прошлом году, сделав открытый исходный код алгоритма доступным для всех исследователей. Применительно к наблюдениям Kepler-1625b и Kepler-1708b результаты удивительны.
«Мы хотели подтвердить открытие экзолун вокруг Кеплера-1625b и Кеплера-1708b, но, к сожалению, наш анализ показал обратное», — сказал ученый MPS доктор Рене Хеллер, первый автор нового исследования.
Пять лет назад подобная Юпитеру планета Кеплер-1625b попала в заголовки газет. Исследователи из Колумбийского университета в Нью-Йорке сообщают, что существуют убедительные доказательства того, что на ее орбите находится массивная луна, размеры которой затмевают все спутники в Солнечной системе. Ученые проанализировали данные космического телескопа НАСА «Кеплер», который наблюдал более 100 000 звезд и более 2000 экзопланет во время своей первой миссии с 2009 по 2013 год.
Однако в годы, прошедшие после открытия в 2018 году, кандидат в экзопланеты заставил астрономов играть в космическую версию пряток. Во-первых, после очистки данных Кеплера от системного шума они исчезли. Однако дальнейшие наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл выявили подсказки. По данным исследователей из Нью-Йорка, в прошлом году у этого необычного кандидата в экзопланеты появился спутник: еще одна гигантская луна, намного больше Земли, вращающаяся вокруг планеты размером с Юпитер Kepler-1708b.
Сложная задача обнаружения экзолун
Доктор Рене Хеллер объяснил: «Экзоматы находятся так далеко, что мы не можем увидеть их напрямую даже с помощью самых мощных современных телескопов».
Телескопы фиксируют колебания яркости далеких звезд во временном ряду, называемом кривой блеска. Затем исследователи искали признаки спутников на этих кривых блеска. Если экзопланета пройдет перед звездой, она немного затемнит звезду, если смотреть с Земли. Это явление называется транзитом, и оно регулярно повторяется в цикле обращения планеты вокруг звезды. Экзопланеты, сопровождающие эту планету, будут иметь аналогичный эффект затемнения. Однако его след на кривой блеска будет гораздо слабее.
Более того, это дополнительное затемнение кривой блеска будет следовать довольно сложной схеме из-за движения Луны и планет вокруг их общего центра тяжести. Кроме того, следует учитывать и другие эффекты, такие как планетарно-лунные затмения, естественные изменения яркости звезд и другие источники шума, возникающие во время измерений телескопом.
Тем не менее, чтобы обнаружить спутники, исследователи из Нью-Йорка и их немецкие коллеги сначала рассчитали миллионы «искусственных» кривых блеска, включая размеры, взаимные расстояния и направления орбит всех возможных планет и спутников. Затем алгоритм сравнивает эти смоделированные кривые блеска с наблюдаемыми кривыми блеска в поисках наилучшего соответствия. Исследователи из университетов Геттингена и Зоннеберга использовали свой алгоритм Pandora с открытым исходным кодом. Алгоритм «Пандора» оптимизирован для поиска экзопланет и решает эту задачу на порядки быстрее предыдущих алгоритмов.
Все еще нет следов спутника
В случае с Kepler-1708b немецкие астрономы обнаружили, что отсутствие спутника может объяснить наблюдения так же точно, как и его наличие. Михаэль Хиппке из обсерватории Зоннеберг — один из соавторов нового исследования. «Эти данные не указывают на наличие экзолуны вокруг Кеплера-1708b».
Существует множество свидетельств того, что у Kepler-1625b нет гигантского спутника. Ранее Кеплер и Хаббл наблюдали, как планета проходит перед своей звездой. Немецкие исследователи теперь полагают, что мгновенные изменения яркости звезды по ее диску, так называемый эффект затемнения краев звезды, оказывают решающее влияние на предполагаемый сигнал экзолуны.
Этот эффект затемнения по краям выглядит по-другому при наблюдении родительской звезды Кеплер-1625b через телескопы Кеплер или Хаббл. Это потому, что Кеплер и Хаббл очень чувствительны к разным длинам волн света, которые они получают. Исследователи из университетов Геттингена и Зоннеберга теперь полагают, что их моделирование этого эффекта объясняет данные более убедительно, чем гигантские экзолуны.
Их новый обширный анализ также показывает, что алгоритмы поиска экзопланет часто дают ненадежные результаты. Снова и снова они «открывали» луну, тогда как на самом деле только планета проходила транзитом через свою звезду. Для такой кривой блеска, как Kepler-1625b, вероятность «промахов» может составлять около 11%. «Предыдущие заявления наших коллег из Нью-Йорка были результатом поисков спутников вокруг десятков экзопланет», — сказал Хеллер. «По нашим оценкам, ненадежные результаты вовсе не удивительны, они почти ожидаемы».
странный спутник
Исследователи также использовали свой алгоритм для прогнозирования типов реальных экзопланет, которые можно было бы четко обнаружить по кривым блеска космических миссий, таких как «Кеплер». Согласно их анализу, современные технологии могут обнаруживать только особенно большие спутники, вращающиеся вокруг планет на широких орбитах. По сравнению со знакомыми спутниками Солнечной системы эти спутники представляют собой странность: как минимум в два раза больше Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы, и, следовательно, почти такого же размера, как Земля.
«Будущие наблюдения, такие как первые экзолуны, открытые миссией ПЛАТО, безусловно, будут очень необычными и поэтому интересными для изучения», — сказал Хеллер.
Источник составления: ScitechDaily.