Новая планета, получившая название 51 Eridani b, является первой экзопланетой, обнаруженной Gemini Planet Imager, новым прибором, управляемым международной коллаборацией под руководством Брюса Макинтоша, профессора физики Стэнфордского университета и члена Института астрофизики частиц Кавли. и космология. Она в миллион раз слабее, чем ее родительская звезда, и показывает самую сильную метановую подпись, когда-либо обнаруженную на чужой планете, что должно дать дополнительные подсказки относительно того, как образовалась планета.Результаты опубликованы в текущем выпуске журнала Science.Прямая видимость
Gemini Planet Imager (GPI) был разработан специально для обнаружения и анализа слабых молодых планет, вращающихся вокруг ярких звезд. Хотя космическая обсерватория НАСА Кеплер обнаружила тысячи планет, она делает это косвенно, обнаруживая потерю звездного света, когда планета проходит перед своей звездой. Вместо этого GPI ищет свет от самой планеты.
«Чтобы обнаружить планеты, Кеплер видит их тень», — сказал Макинтош. «Gemini Planet Imager вместо этого видит их свечение, которое мы называем прямым отображением».Астрономы используют адаптивную оптику, чтобы сделать изображение звезды более четким, а затем заблокировать свет звезды. Затем любой оставшийся падающий свет анализируется, а самые яркие точки указывают на возможную планету.В прошлом году GPI был установлен на 8-метровом телескопе Gemini South в Чили, и команда намеревалась искать планеты, вращающиеся вокруг молодых звезд, на данный момент идентифицировав около 100.
«Это именно та система, которую мы предполагали открыть при разработке GPI», — сказал Джеймс Грэм, профессор Калифорнийского университета в Беркли и научный сотрудник GPI.«51 Эри — одна из лучших звезд для изображения молодых планет», — сказал соавтор Эрик Нильсен, научный сотрудник из Стэнфорда и Института SETI. «Это одна из самых молодых звезд так близко к Солнцу.
51 Эри родилась 20 миллионов лет назад, 40 миллионов лет после того, как вымерли динозавры».Что касается космических часов, то 20 миллионов лет — это молодой возраст, и именно это сделало возможным прямое обнаружение планеты. Когда планеты сливаются, материал, падающий на планету, высвобождает энергию и нагревает ее. В течение следующих ста миллионов лет планета излучает эту энергию, в основном в виде инфракрасного света.
Как только астрономы сосредоточились на звезде, они заблокировали ее свет и заметили свет, отражающийся от 51 Eridani b, вращающегося немного дальше от своей родительской звезды, чем Сатурн от Солнца. Свет от планеты очень слабый — более чем в 3 миллиона раз слабее, чем ее звезда, — но GPI может его ясно видеть. Наблюдения показали, что это примерно вдвое больше массы Юпитера, половина или меньше массы молодых планет, открытых на сегодняшний день.
Помимо того, что это планета с самой низкой массой, которую когда-либо изображали, она также одна из самых холодных — 800 градусов по Фаренгейту, в то время как другие имеют температуру около 1200 F — и имеет самый сильный атмосферный сигнал метана за всю историю наблюдений. На предыдущих экзопланетах, подобных Юпитеру, были обнаружены лишь слабые следы метана, сильно отличающиеся от тяжелых метановых атмосфер газовых гигантов в нашей Солнечной системе.По словам исследователей, все эти характеристики указывают на то, что планета во многом похожа на то, что модели предполагают, что Юпитер был в зачаточном состоянии.
«Многие из ранее отображенных астрономами экзопланет имеют атмосферы, которые выглядят как очень холодные звезды», — сказал Макинтош, который руководил созданием GPI, а теперь руководит исследованием поиска планет. «Это похоже на планету».Конечно, это не совсем то, что Юпитер — его температура 800 F все еще достаточно высока, чтобы плавить свинец, — но есть признаки того, что он превратится в знакомую форму.«В атмосферах холодных планет-гигантов нашей солнечной системы углерод находится в виде метана, в отличие от большинства экзопланет, где углерод в основном был обнаружен в форме окиси углерода», — сказал Марк Марли, астрофизик из Исследовательского центра Эймса NASA. «Поскольку атмосфера 51 Эри b также богата метаном, это означает, что эта планета находится на пути к тому, чтобы стать кузеном нашего собственного знакомого Юпитера».Ключ к солнечной системе?
Помимо расширения вселенной известных планет, GPI предоставит ключевые ключи к разгадке того, как формируются солнечные системы. Астрономы считают, что газовые гиганты в нашей Солнечной системе образовались в результате создания большого ядра в течение нескольких миллионов лет, а затем втягивания огромного количества водорода и других газов с образованием атмосферы.
Но экзопланеты, подобные Юпитеру, которые были обнаружены до сих пор, намного горячее, чем предсказывали модели, намекая на то, что они могли образоваться намного быстрее, поскольку материал быстро разрушается, превращаясь в очень горячую планету. Это важное различие. В процессе наращивания ядра также могут образовываться скалистые планеты, такие как Земля; быстрый и горячий коллапс может создать только гигантские газосодержащие планеты. 51 Эридани b достаточно молода, чтобы «помнить» свое образование.
«51 Eri b — первая достаточно холодная и достаточно близкая к звезде звезда, чтобы она действительно могла образоваться именно там, где это« старомодно »», — сказал Макинтош. «Эта планета действительно могла сформироваться так же, как Юпитер — вся солнечная система могла бы быть очень похожа на нашу».По словам Макинтоша, существуют сотни планет размером чуть больше Земли, но пока нет способа узнать, действительно ли большинство из них являются «суперземлями» или просто микрогазовыми и ледяными планетами, такими как Нептун, или что-то в этом роде. совсем разные.
По его словам, использование GPI для изучения более молодых солнечных систем, таких как 51 Эридана, поможет астрономам понять формирование наших соседних планет и то, насколько распространен этот механизм формирования планет во всей Вселенной.