Астрономы из Мичиганского университета во главе с исследовательской группой изучили двойную звездную систему 70 Змееносца AB (70 Oph AB), расположенную всего в 16 световых годах от Земли. Специалисты провели высокочувствительный анализ и искали планеты, сопоставимые по массе с Юпитером или превышающие его. Вместо обнаружения такой планеты ученые установили, что в проверенных областях системы подобных объектов нет, сообщает ScienceDaily.
Такой результат может показаться разочаровывающим, однако он означает важный шаг вперед. Исследователи провели самый чувствительный на сегодняшний день поиск гигантских планет в этой системе, хотя примененный метод не был рассчитан на обнаружение небольших миров. Работа, частично поддержанная NASA, оставляет открытым вопрос о том, что другие планеты в системе пока не найдены.
Речь может идти о планетах размером с Сатурн или меньше, включая каменистые тела, которые способны находиться в обитаемой зоне системы. Это область вокруг звезды, где температура позволяет жидкой воде сохраняться на поверхности планеты при подходящих атмосферных условиях. Поскольку жидкая вода необходима для жизни в известном нам виде, такие миры вызывают особый интерес у астрономов, ищущих жизнь за пределами Земли.
История загадки вокруг 70 Oph AB началась задолго до современных поисков планет. В 1855 году британский астроном Уильям Джейкоб предположил, что в системе есть планета, и она стала первой звездной системой с официально предложенным кандидатом в экзопланеты. Его утверждение в итоге было отвергнуто, но возможность существования неоткрытых планет еще долго занимала умы ученых. «Это смесь разочарования и волнения, — сказал Итин Ли, постдокторант кафедры астрономии Мичиганского университета. — Мы выясняем, что планеты размером с Юпитер там нет, но одновременно открываем новую главу в истории этой системы».
В отличие от Солнечной системы с одной звездой, примерно половина всех звездных систем Млечного Пути содержит как минимум две звезды. Такие кратные системы дают ценные возможности для изучения того, как формируются планеты, как они меняются со временем и как могут складываться условия, пригодные для жизни. Система 70 Oph AB привлекательна своей близостью: она находится примерно в 16 световых годах от Земли и является третьей по удаленности двойной звездной системой после Альфы Центавра (4,2 световых года) и 61 Лебедя (11,4 световых года). Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal, также позволили установить орбиты звезд 70 Oph A и 70 Oph B как одни из самых точно изученных на небе.
Знание о том, каких планет в системе нет, может быть не менее ценным, чем открытие новых. Исключив определенные варианты, исследователи дали информацию, которая поможет сделать будущие поиски эффективнее и сосредоточиться на планетах, доступных для новых обсерваторий. «Новый предел позволяет нам разрабатывать оптимальные стратегии поиска в будущем, — сказал Майкл Мейер, старший соавтор исследования и заведующий кафедрой астрономии Мичиганского университета. — Мичиганский университет участвует в изучении космической миссии SHERA, которая будет сосредоточена на двойных системах, и эта система входит в число немногих целей. 70 Oph AB наверняка станет целью флагманских миссий, таких как обсерватория NASA Habitable World Observatory». Подобные миссии помогут изучать небольшие планеты, которые нынешние наблюдения пока не позволяют обнаружить или охарактеризовать.
В исследовании участвовали ученые более чем из десятка учреждений, включая Лабораторию реактивного движения NASA и IPAC при Калифорнийском технологическом институте. Анализ исключил планеты с массой, равной юпитерианской или превышающей ее, в определенных частях системы: вокруг 70 Oph A таких планет нет в пределах 5 астрономических единиц, а вокруг 70 Oph B — в пределах половины астрономической единицы. Астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца, примерно 93 миллионам миль. Эти ограничения снимают вопрос, сохранявшийся, несмотря на все более совершенные наблюдения: хотя исходное утверждение Джейкоба 1855 года не выдержало проверки, измерения за последующие 171 год так и не исключили полностью возможность наличия гигантских планет во внутренних областях системы.
Одной из главных загадок были изменения радиальной скорости звезд, то есть скорости их движения к Земле или от нее. Астрономы используют такие изменения для поиска планет, поскольку гравитация обращающейся планеты заставляет звезду слегка смещаться взад и вперед, и это движение создает обнаружимое «дрожание» в измерениях света. Годами наблюдения 70 Oph AB показывали колебание, которое можно было объяснить планетой размером с Юпитер, однако новая работа указывает на другую причину. Команда объединила примерно век исторических измерений с новыми данными двух крупных телескопов: 6,5-метрового Magellan Clay в обсерватории Лас-Кампанас в Чили и 2,7-метрового Harlan J. Smith в обсерватории Макдональд в Техасе. Анализ оказался достаточно чувствительным, чтобы отличить предполагаемый планетный сигнал от изменений на самих звездах. Исследователи пришли к выводу, что за загадочное дрожание отвечают изменения активности на поверхности звезд со временем, а не гравитация гигантской планеты. «Итин собрал огромный объем данных со всего мира и тщательно изучил все возможности, — сказал Мейер. — Это предостерегающая история о том, как звездная активность может имитировать планетные сигналы при измерении радиальной скорости».
Несмотря на исключение гигантских планет в проверенных областях, выводы не означают, что в 70 Oph AB нет планет вообще. Меньшие тела все еще могут обращаться вокруг любой из звезд, и система остается перспективной целью для будущих наблюдений. Результаты показывают важную проблему в поиске планет за пределами Солнечной системы: звезды не являются идеально стабильными объектами, и изменения их активности способны создавать сигналы, похожие на те, что порождают обращающиеся планеты. Разделение этих эффектов необходимо для выявления настоящих экзопланет, особенно небольших каменистых миров. Для 70 Oph AB последнее открытие означает прогресс, а не окончательный ответ: теперь у ученых есть более ясная картина того, чего в системе нет, и более точные данные для определения дальнейших направлений поиска. «Исследование устанавливает верхний предел, а не запрет на планеты, — сказал Ли. — Учитывая, насколько распространены планеты во Вселенной и в Млечном Пути, я готов держать пари, что мы найдем там другие планеты». Дополнительное финансирование работы предоставил фонд Хейзинг-Саймонс.