Методом астрометрии обнаружена планета, изображения которой были получены напрямую
Астрономы, использующие обсерваторию WM Keck на Маунакеа, остров Гавайи, обнаружили одну из планет с наименьшей массой, изображения которой были получены напрямую. Им удалось не только измерить его массу, но и определить, что его орбита похожа на орбиты планет-гигантов в нашей Солнечной системе. Исследование, проведенное под руководством аспиранта астрономии Кайла Фрэнсона из Техасского университета в Остине (UT Austin), опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.
Движение внесолнечной планеты AF Lep b (белое пятно примерно на 10 часов) вокруг своей звезды-хозяина (в центре) можно увидеть на этих двух изображениях, сделанных в декабре 2021 и феврале 2023 года. Изображения были получены с помощью WM Keck. 10-метровый телескоп обсерватории на Гавайях.
Авторы и права: Кайл Фрэнсон, Техасский университет в Остине/Обсерватория В.М. Кека.
Планета, названная AF Lep b, является одной из первых обнаруженных с помощью метода, называемого астрометрией; этот метод измеряет малозаметные движения родительской звезды в течение многих лет, чтобы помочь астрономам определить, притягивают ли ее трудноразличимые орбитальные спутники, включая планеты, гравитационным притяжением.
«Когда мы обработали наблюдения с помощью телескопа Keck II в режиме реального времени, чтобы тщательно удалить блики звезды, планета немедленно выскочила и становилась все более заметной, чем дольше мы наблюдали», — сказал Франсон.
Прямые изображения, сделанные командой Франсона, показали, что масса AF Lep b примерно в три раза превышает массу Юпитера, и она вращается вокруг AF Leporis, молодой солнцеподобной звезды, находящейся на расстоянии около 87,5 световых лет от нас. Они сделали серию глубоких снимков планеты, начиная с декабря 2021 года; две другие команды также сделали снимки той же планеты с тех пор.
«Это первый раз, когда этот метод использовался для поиска гигантской планеты, вращающейся вокруг молодого аналога Солнца», — сказал Брендан Боулер, доцент астрономии UT Austin и старший автор исследования. «Это открывает двери для использования этого подхода в качестве нового инструмента для открытия экзопланет».
На этой диаграмме показаны массы и орбитальные расстояния всех внесолнечных планет, которые к настоящему времени были непосредственно изображены. Астрономы подтвердили массы пяти (отмечены звездочками) и оценили остальные (точки). Недавно обнаруженная планета AF Lep b (желтая звезда) имеет массу и орбиту, которые делают ее одной из наиболее похожих на Юпитер внесолнечных планет, обнаруженных до сих пор.
Фото: Брендан Боулер, Техасский университет в Остине.
Несмотря на то, что у нее гораздо меньшая масса, чем у ее звезды-хозяина, планета на орбите заставляет положение звезды слегка колебаться вокруг центра масс планетарной системы. Астрометрия использует это смещение положения звезды на небе относительно других звезд, чтобы сделать вывод о существовании планет на орбитах. Фрэнсон и Боулер определили, что звезда AF Leporis может содержать планету, учитывая то, как она двигалась в течение 25 лет наблюдений со спутников Hipparcos и Gaia.
Для прямого изображения планеты команда UT Austin использовала адаптивную оптическую систему обсерватории Кека, которая корректирует колебания, вызванные турбулентностью в атмосфере Земли, в сочетании с векторным вихревым коронографом камеры ближнего инфракрасного диапазона 2 (NIRC2) телескопа Кек II, который подавляет свет от звезда-хозяин, чтобы планету можно было увидеть более четко. AF Lep b примерно в 10 000 раз слабее своей родительской звезды и находится примерно в восемь раз дальше от Земли до Солнца.
"Создание изображений планет — сложная задача, — сказал Фрэнсон. "У нас есть только около 15 примеров, и мы считаем, что этот новый "динамически информированный" подход, ставший возможным благодаря телескопу Keck II и адаптивной оптической визуализации NIRC2, будет намного более эффективным по сравнению со слепыми исследованиями, которые проводились в течение последних двух десятилетий."
Два наиболее распространенных способа обнаружения внесолнечных планет включают в себя наблюдение небольшого периодического затемнения звездного света, если планета регулярно проходит перед звездой, подобно мотыльку, кружащемуся вокруг фонаря на крыльце, и измерение мельчайших изменений в частотах звездного света, которые результат того, что планета тянет звезду вперед и назад по направлению к Земле. Оба метода, как правило, лучше всего работают с большими планетами, вращающимися вокруг своих звезд, и оба метода являются косвенными: мы не видим планету, мы видим только то, как она влияет на звезду.
Метод сочетания прямых изображений с астрометрией может помочь астрономам находить внесолнечные планеты , которые раньше было трудно найти другими методами, потому что они были слишком далеко от своей звезды-хозяина, имели слишком малую массу или не имели орбит, обращенных с ребра. видно с Земли. Еще одним преимуществом этого метода является то, что он позволяет астрономам напрямую измерять массу планеты, что затруднительно при использовании других методов на больших орбитальных расстояниях.
Боулер сказал, что команда планирует продолжить изучение AF Lep b.
«Это будет отличная цель для дальнейшей характеристики с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба и следующего поколения крупных наземных телескопов, таких как Гигантский Магелланов телескоп и Тридцатиметровый телескоп», — сказал Боулер. «Мы уже планируем более точные последующие исследования на более длинных волнах для изучения физических свойств и химии атмосферы этой планеты».
