Звезда, носящая название HAT-P-2, находится примерно в 400 световых годах от Земли и окружена газовым гигантом, масса которого в восемь раз превышает массу Юпитера — одной из самых массивных экзопланет, известных сегодня. Планета, получившая название HAT-P-2b, следует за своей звездой по очень эксцентричной орбите, летая очень близко к ней и вокруг нее, а затем уносясь далеко вперед, прежде чем в конечном итоге повернуть обратно.Исследователи проанализировали более 350 часов наблюдений HAT-P-2, сделанных космическим телескопом НАСА Спитцер, и обнаружили, что яркость звезды, похоже, слегка колеблется каждые 87 минут.
В частности, кажется, что звезда вибрирует с точной гармоникой или кратной орбитальной частоте планеты — скорости, с которой планета вращается вокруг своей звезды.Точно рассчитанные по времени пульсации привели исследователей к мысли, что, вопреки большинству теоретических предсказаний экзопланетного поведения, основанных на моделях, HAT-P-2b может быть достаточно массивным, чтобы периодически искажать свою звезду, заставляя расплавленную поверхность звезды вспыхивать или пульсировать. отклик.
«Мы думали, что планеты не могут на самом деле возбуждать свои звезды, но мы обнаружили, что это действительно так», — говорит Жюльен де Вит, постдок из отдела Земли, атмосферы и планетных наук Массачусетского технологического института. «Между ними существует физическая связь, но на данном этапе мы фактически не можем ее объяснить. Так что это таинственные пульсации, вызванные спутником звезды».
Де Вит — ведущий автор статьи с подробным описанием результатов, опубликованной в Astrophysical Journal Letters.Измерение пульсаКоманда случайно наткнулась на звездные пульсации.
Первоначально исследователи стремились создать точную карту распределения температуры экзопланеты, вращающейся вокруг своей звезды. Такая карта поможет ученым отследить, как энергия циркулирует в атмосфере планеты, что может дать ключ к разгадке структуры и состава ветра в атмосфере.Помня об этой цели, команда рассматривала HAT-P-2 как идеальную систему: поскольку планета имеет эксцентрическую орбиту, она колеблется между крайними значениями температуры, остывает при удалении от своей звезды, а затем быстро нагревается при движении. очень близко.
«Звезда сбрасывает огромное количество энергии в атмосферу планеты, и нашей первоначальной целью было увидеть, как атмосфера планеты перераспределяет эту энергию», — говорит де Вит.Исследователи получили 350 часов наблюдений HAT-P-2, которые периодически делались инфракрасным телескопом Спитцера в период с июля 2011 года по ноябрь 2015 года. Набор данных представляет собой один из крупнейших, когда-либо сделанных Спитцером, что дает де Вит и его коллегам множество наблюдений, позволяющих для обнаружения невероятно крошечных сигналов, необходимых для отображения распределения температуры экзопланеты.Команда обработала данные и сфокусировалась на окне, в котором планета приблизилась, сначала перед звездой, а затем за ней.
В течение этих периодов исследователи измеряли яркость звезды, чтобы определить количество энергии в виде тепла, передаваемой планете.Каждый раз, когда планета проходила за звездой, исследователи видели что-то неожиданное: вместо плоской линии, представляющей мгновенное падение, когда планета замаскирована своей звездой, они наблюдали крошечные всплески — колебания в свете звезды с периодом около 90 минут, что в точности кратно орбитальной частоте планеты.«Это были очень крошечные сигналы», — говорит де Вит. «Это было похоже на жужжание комара, проезжающего мимо реактивного двигателя за обе мили».
Множество теорий, одна большая загадкаЗвездные пульсации могут происходить постоянно, поскольку поверхность звезды естественным образом вскипает и переворачивается. Но крошечные пульсации, обнаруженные де Вит и его коллегами, похоже, согласуются с орбитой планеты.
Они пришли к выводу, что сигналы должны быть вызваны не чем-то в самой звезде, а либо вращающейся планетой, либо эффектом в приборах Спитцера.Исследователи исключили последнее после моделирования всех возможных инструментальных эффектов, таких как вибрация, которые могли повлиять на измерения, и обнаружив, что ни один из эффектов не мог вызвать наблюдаемые ими пульсации.«Мы думаем, что эти пульсации должны быть вызваны планетой, что удивительно», — говорит де Вит. «Мы видели это в системах с двумя вращающимися звездами, которые являются сверхмассивными, где одна может действительно исказить другую, высвободить искажение, а другая вибрирует. Но мы не ожидали, что это произойдет с планетой — даже если одна из них такой массивный ".
У команды есть несколько теорий относительно того, как планета может заставлять свою звезду пульсировать. Например, возможно, временное гравитационное притяжение планеты возмущает звезду ровно настолько, чтобы склонить ее к фазе самопульсации. Есть звезды, которые пульсируют естественным образом, и, возможно, HAT-P-2b подталкивает свою звезду к этому состоянию, так же как добавление соли в кипящую кастрюлю с водой может вызвать ее закипание. Де Вит говорит, что это лишь одна из нескольких возможностей, но для того, чтобы добраться до корня звездных пульсаций, потребуется гораздо больше работы.
«Это загадка, но она велика, потому что демонстрирует, что наше понимание того, как планета влияет на свою звезду, не является полным», — говорит де Вит. «Так что нам придется двигаться вперед и выяснять, что там происходит».