Астрономы из Мичиганского университета провели самое чувствительное на сегодняшний день исследование двойной звездной системы 70 Змееносца AB (70 Oph AB) на предмет наличия крупных планет. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal. Ученые не обнаружили газовых гигантов и исключили существование миров массой от юпитерианской и выше в определенных зонах вокруг обеих звезд.
Система 70 Oph AB расположена примерно в 16 световых годах от Земли. Еще в 1855 году британский астроном Уильям Джейкоб заявил о возможном наличии планеты рядом с этими светилами, что сделало систему первым официальным кандидатом на роль обладателя экзопланеты. Его утверждение не подтвердилось, однако последующие 171 год измерений с растущей точностью не позволяли окончательно отвергнуть присутствие юпитероподобных планет во внутренних областях системы.
Поиск невидимой планеты обычно строится на регистрации ее гравитационного влияния на звезду, заставляющего светило колебаться вокруг общего центра масс. Это движение проявляется в измерениях лучевой скорости — скорости звезды по направлению к Земле или от нее. Как отметил Итин Ли, постдокторский исследователь кафедры астрономии Мичиганского университета, даже современные данные по 70 Oph AB содержали колебание, которое можно было бы объяснить наличием планеты размером с Юпитер. Однако изменения на поверхности звезды способны имитировать такой сигнал, поэтому у астрономов оставались конкурирующие версии происходящего.
Ли собрал данные за столетие, дополнив их новыми наблюдениями с 6,5-метрового телескопа Магеллан-Клей в обсерватории Лас-Кампанас в Чили и 2,7-метрового телескопа Харлана Дж. Смита в обсерватории Макдональд в Техасе. Совместно со специалистами более чем из десятка учреждений, включая Лабораторию реактивного движения НАСА и IPAC при Калифорнийском технологическом институте, команда достигла чувствительности, позволившей связать колебание с изменениями на поверхности звезд со временем. Анализ, частично поддержанный НАСА, устранил необходимость привлекать планету для объяснения этого сигнала. «Итин собрал огромный объем данных со всего мира и тщательно изучил все возможности, — сказал Майкл Мейер, старший соавтор и заведующий кафедрой астрономии Мичиганского университета. — Это предостерегающая история о том, как звездная активность может имитировать планетные сигналы при измерении лучевой скорости».
Вокруг звезды 70 Oph A команда исключила планеты массой не меньше юпитерианской в пределах 5 астрономических единиц от светила. Вокруг 70 Oph B этот предел составляет половину астрономической единицы. Астрономическая единица равна расстоянию от Земли до Солнца, поэтому полученные ограничения охватывают гораздо более широкую область вокруг первой звезды. Для системы, которую с XIX века связывали с возможными планетами, эти границы снимают часть давней неопределенности. «Это смесь разочарования и воодушевления, — сказал Ли. — Мы выясняем, что юпитероподобной планеты там нет, но при этом открываем новейшую главу в истории этой системы».
Планеты размером с Сатурн и меньшие миры по-прежнему могут находиться в обитаемой зоне системы, поскольку исследование не было рассчитано на их обнаружение. В этой зоне температуры допускают сохранение жидкой воды на поверхности каменистой планеты, что делает такие миры потенциальными целями для будущих обсерваторий, ищущих признаки жизни за пределами Земли. Жидкая вода — ключевой компонент для жизни в известном нам виде, однако данное исследование не может установить, есть ли там каменистая планета, способная ее удерживать. «Работа задает верхний предел, а не запрет на планеты», — отметил Ли. Система 70 Oph AB представляет собой близкий объект для изучения того, как планеты формируются, эволюционируют и потенциально поддерживают жизнь в условиях, отличных от нашей односолнечной системы. Примерно половина звездных систем Млечного Пути содержит как минимум две звезды, поэтому понимание планет вокруг звездных компаньонов затрагивает распространенную конфигурацию в галактике. Мичиганский университет называет 70 Oph AB третьей по близости к Земле двойной системой после Альфы Центавра на расстоянии 4,2 светового года и 61 Лебедя на расстоянии 11,4 светового года.
Орбиты двух звезд теперь также относятся к числу наиболее хорошо охарактеризованных на небе, что дает астрономам более надежные данные для планирования будущих наблюдений. «Новый предел позволяет нам разрабатывать оптимальные стратегии поиска в будущем, — сказал Мейер. — Фактически Мичиганский университет входит в команду, изучающую космическую миссию SHERA, которая сосредоточится на двойных системах, и эта система — одна из немногих целей. 70 Oph AB certainly станет целью флагманских миссий, таких как обсерватория обитаемых миров НАСА». Звезды продолжат обращаться друг вокруг друга, пока астрономы разрабатывают обсерватории, способные искать меньшие миры в их окрестностях. «Учитывая, насколько распространены планеты во Вселенной и в Млечном Пути, я готов поспорить, что мы найдем там другие планеты», — сказал Ли.