Послухайте дивну музику далекої планетарної системи TOI-178


Наведена вище анімація представляє орбіти та рухи планет у зоряній системі TOI-178. Усі, крім однієї з цих шести екзопланет, одна замикається рідкорезонансні орбіти. Цієї зірки близько 200світлових роківгеть. Оскільки планети обертаються навколо зірки, вони створюють візерунки, які повторюються ритмічно, а деякі планети вирівнюють кожні кілька орбіт. Європейське космічне агентство, яке оголосило про нове відкриття сьогодні (25 січня 2021 р.), Заявило, що планети були знайдені за даними, зібраними його космічним телескопом-спостерігачем за планетою Хеопса. У їхньому випуску сказано, що знахідка:

... кидає виклик сучасним теоріям формування планет.


Результати булиопублікованосьогодні (25 січня 2021 р.) у журналіАстрономія та астрофізика.

У анімації художника вище - це черезЄвропейська південна обсерваторія- ритмічний рух планет навколо їх центральної зірки представлений музичною гармонією:

... створено шляхом приписування нотатки (упентатонічна шкала) до кожної з планет. Ця нота лунає, коли планета завершує або одну повну орбіту, або одну піворбіту; коли планети вирівнюються в цих точках своїх орбіт, вони дзвонять у резонанс.

Тож п’ять світів у системі TOI-178 створюють своєрідну музику сфер. Тим часом, за даними ESA, планети мають дуже різні композиції одна від одної.




Інфографіка, що показує орбіти та густини планет у системі TOI-178.

Ця графіка являє собою зображення планетарної системи TOI-178, як це показав спостерігач екзопланет ESA Хеопс. Система складається з 6 екзопланет, 5 з яких замикаються у рідкісному ритмічному танці, коли вони обертаються навколо своєї центральної зірки. Дві внутрішні планети мають земну щільність (як Земля), а зовнішні 4 планети є газоподібними (з такими щільностями, як Нептун і Юпітер). П’ять зовнішніх планет слідують ритмічному танцю, коли вони рухаються по орбітах. Зображення черезЦЕ.

Ці далекі планети - не єдині об’єкти в космосі, відомі для слідування резонансним орбітам. Три супутники Юпітера - Іо, Європа та Ганімед - роблять щось подібне. Для кожної орбіти Європи Ганімед проходить дві орбіти, а Іо - чотири. Астрономи стверджують, що це шаблон 4: 2: 1. ESA пояснила:

У системі TOI-178 резонансний рух набагато складніший, оскільки включає п’ять планет за схемою 18: 9: 6: 4: 3. У той час як друга планета від зірки (перша у візерунку) завершує 18 обертів, третя планета від зірки (друга за візерунком) завершує дев'ять орбіт тощо.

Анімація трьох маленьких точок, що обертають центральну точку, що показує резонансні орбіти 3 супутників Юпітера.

Три Галілейські супутники Юпітера демонструють резонанс з трьох тіл. Сполучники виділяються короткими змінами кольору. Для кожного сполучення Європа-Ганімед (пурпурний) існує два сполучення Іо-Європа (зелений) і три сполучення Іо-Ганімед (сірий). Ця діаграма - не для масштабування - проходить черезВікісховище.


АстрофізикАдрієн ЛелеуБернського університету, Женевського університету та Національного центру компетенції у дослідженні PlanetS очолили дослідження. Його команда виявила зв'язки між п'ятьма з шести планет, що обертаються навколо зірки TOI-178. Лелеу сказав:

Цей результат здивував нас, оскільки попередні спостереження за допомогою Транзитного супутника обстеження екзопланет (TESS) NASA вказували на систему трьох планет, дві планети оберталися дуже близько один до одного. Тому ми спостерігали за системою за допомогою додаткових приладів, таких як наземний спектрограф ESPRESSO в Паранальній обсерваторії Європейської південної обсерваторії (ESO) у Чилі, але результати були непереконливими.

Коли Лелеу та його колеги вперше запропонували детальніше дослідити систему, вони не були впевнені, що вони знайдуть. Лелеу сказав:

Проаналізувавши дані за 11 днів спостереження за системою з CHEOPS, здалося, що планет більше, ніж ми спочатку думали.


Команда виявила щонайменше п'ять планет. Вони вирішили інвестувати в систему ще один день дорогоцінного спостереження для підтвердження. Вони виявили, що дійсно існує п’ять планет з орбітальними періодами близько 2, 3, 6, 10 та 20 днів відповідно.

Хоча система з п’ятьма планетами була б досить значущою знахідкою сама по собі, Лелеу та його колеги помітили, що історія може бути ще й іншою: система, здається, була в гармонії. Лелеу пояснив:

Наша теорія передбачала, що в цій гармонії може бути ще одна планета; однак його орбітальний період повинен був становити майже 15 днів.

Молодий, чистий чоловік.

Адрієн Леле зЦентр простору та житла(Бернський університет, Женевський університет та Національний центр компетенції у дослідженні PlanetS). Зображення через Бернський університет.

Щоб перевірити, чи насправді їхня теорія правдива, команда запланувала ще одне спостереження з CHEOPS, у той самий час, коли ця пропала планета пройде повз, якби вона існувала. Але потім аварія загрожувала скасувати їх плани. СпівавторЯн Алібертв Бернському університеті прокоментував:

Незадовго до часу спостереження шматок космічного сміття загрожував зіткнутись із супутником CHEOPS.

Тому центр управління Європейського космічного агентства (ESA) ініціював ухилення
маневр супутника і всі спостереження були перервані. Ще один співавтор,Натан ХараЖеневського університету сказав:

Але до нашого великого полегшення, цей маневр був зроблений дуже ефективно, і супутник міг відновити спостереження вчасно, щоб захопити таємничу планету, що проходить повз. Через кілька днів дані чітко вказували на наявність додаткової планети і таким чином підтвердили, що в системі TOI-178 дійсно було шість планет.

З цим стався ще один сюрприз: порівняно з гармонічним, упорядкованим способом обертання планет навколо своєї зірки, їхня щільність виглядає як дика суміш. Вчений проекту ESAКейт Ісааксказав:

Ми вперше спостерігаємо щось подібне. У тих кількох системах, які ми знаємо з такою гармонією, щільність планет неухильно зменшується, коли ми віддаляємося від зірки. У системі TOI-178 щільна наземна планета, схожа на Землю, здається поруч з дуже пухнастою планетою з половиною щільності Нептуна, за якою слідує одна, дуже схожа на Нептун.

Адрієн Лелю зробив висновок:

Таким чином, система виявилася такою, яка кидає виклик нашому розумінню формування та еволюції планетних систем.

Планета півмісяць видно з космосу з меншими планетами ближче до далекої зірки.

Концепція художника про систему TOI-178 із планетою на передньому плані, що обертається найдальше навколо зірки. Зображення черезЦЕ.

Планети біля червонуватої зірки.

Інша концепція художника про систему.

Підсумок: Відомо, що зоряна система TOI-178 має 6 екзопланет, усі, крім однієї, замикаються на рідкісних резонансних орбітах. Оскільки планети обертаються навколо зірки, вони створюють шаблони, які повторюються ритмічно, а деякі планети вирівнюють кожні кілька орбіт. Європейське космічне агентство оголосило про знахідку 25 січня 2021 року. Там сказано, що планети були знайдені за даними, зібраними за допомогою орбітального телескопа CHEOPS.

Джерело: Шість транзитних планет і ланцюг резонансів Лапласа в TOI-178

Через Бернський університет

Через ESA