Эта находка открывает новый кусок космоса в поисках внесолнечных планет: обнаружить планеты, расположенные так же далеко от своих центральных звезд, как Юпитер и Сатурн от нашего Солнца. Результаты обсерватории Хаббла и Кека будут опубликованы в двух статьях в журнале Astrophysical Journal от 30 июля.
Подавляющее большинство каталогизированных на данный момент экзопланет очень близко к своим звездам-хозяевам, потому что некоторые современные методы охоты за планетами способствуют поиску планет на короткопериодических орбитах. Но это не относится к методике микролинзирования, которая позволяет находить более далекие и холодные планеты на долгопериодических орбитах, которые другие методы не могут обнаружить.
Микролинзирование происходит, когда звезда на переднем плане усиливает свет звезды на заднем плане, которая на мгновение выравнивается с ней. Если у звезды переднего плана есть планеты, то планеты также могут усиливать свет звезды заднего плана, но на гораздо более короткий период времени, чем у их звезды-хозяина.
Точное время и количество усиления света могут раскрыть ключ к разгадке природы звезды переднего плана и сопровождающих ее планет.
Система, внесенная в каталог как OGLE-2005-BLG-169, была открыта в 2005 году в рамках эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), сети наблюдения за микролинзированием (MicroFUN) и участниками коллабораций по наблюдению за микролинзированием в астрофизике (MOA). группы, которые ищут внесолнечные планеты с помощью гравитационного микролинзирования.
Однако без окончательной идентификации и описания звезды на переднем плане астрономам было трудно определить свойства сопутствующей планеты.
Используя Хаббл и обсерваторию Кека, две группы астрономов обнаружили, что система состоит из планеты размером с Уран, вращающейся на орбите примерно в 370 миллионах миль от своей родительской звезды, что немного меньше, чем расстояние между Юпитером и Солнцем. Однако главная звезда примерно на 70 процентов массивнее нашего Солнца.
«Эти случайные совпадения редки, они происходят примерно раз в 1 миллион лет для данной планеты, поэтому считалось, что потребуется очень долгое ожидание, прежде чем сигнал планетарного микролинзирования сможет быть подтвержден», – сказал Дэвид Беннетт из Университета Нотр. Дам, штат Индиана, руководитель группы, проанализировавшей данные телескопа Хаббла. «К счастью, планетарный сигнал предсказывает, как быстро разделятся видимые положения фоновой звезды и родительской звезды, и наши наблюдения подтвердили это предсказание.
Таким образом, данные обсерватории Хаббла и Кека дают первое подтверждение сигнала планетарного микролинзирования."
Фактически, микролинзирование – настолько мощный инструмент, что он может обнаруживать планеты, родительские звезды которых не видны большинству телескопов. «Замечательно, что мы можем обнаруживать планеты, вращающиеся вокруг невидимых звезд, но мы действительно хотели бы узнать что-нибудь о звездах, вокруг которых вращаются эти планеты», – объяснила Виржини Батиста из Института астрофизики Парижа, Франция, руководитель обсерватории Кека. анализ. "Телескопы Кека и Хаббла позволяют нам обнаруживать эти слабые родительские звезды планет и определять их свойства."
Планеты маленькие и тусклые по сравнению с их домашними звездами; лишь некоторые из них наблюдались непосредственно за пределами нашей солнечной системы. Астрономы часто используют два косвенных метода для поиска внесолнечных планет. Первый метод обнаруживает планеты по тонкому гравитационному притяжению, которое они оказывают своим звездам-хозяевам.
В другом методе астрономы наблюдают за небольшими провалами количества света от звезды, когда планета проходит перед ней.
Оба эти метода работают лучше всего, когда планеты либо чрезвычайно массивны, либо когда они вращаются очень близко к своим родительским звездам. В этих случаях астрономы могут надежно определить их короткие орбитальные периоды, от часов до дней и до пары лет.
Но чтобы полностью понять архитектуру далеких планетных систем, астрономы должны нанести на карту все распределение планет вокруг звезды. Поэтому астрономам нужно смотреть подальше от звезды – примерно на расстоянии Юпитера от нашего Солнца и дальше.
«Важно понять, как эти системы сравниваются с нашей Солнечной системой», – сказал член команды Джей Андерсон из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. "Итак, нам нужна полная перепись планет в этих системах.
Гравитационное микролинзирование имеет решающее значение для помощи астрономам в понимании теорий образования планет."
Планета в системе OGLE, вероятно, является примером планеты "неудавшегося Юпитера", объекта, который начинает формировать подобное Юпитеру ядро из камня и льда весом около 10 масс Земли, но не растет достаточно быстро, чтобы срастаться. значительная масса водорода и гелия. Таким образом, его масса более чем в 20 раз меньше массы Юпитера. Согласно предпочтительной теории образования планет, планеты с неудавшимся Юпитером, такие как OGLE-2005-BLG-169Lb, будут более распространены, чем Юпитеры, особенно вокруг звезд, менее массивных, чем Солнце.
Так что этот тип планеты считается довольно распространенным », – сказал Беннетт.
Микролинзирование использует случайное движение звезд, которые, как правило, слишком малы, чтобы их можно было заметить без точных измерений. Однако если одна звезда проходит почти точно перед более далекой звездой заднего плана, гравитация звезды переднего плана действует как гигантская линза, увеличивая свет от звезды заднего плана.
Планета-компаньон вокруг звезды на переднем плане может изменить яркость звезды на заднем плане. Это колебание яркости может показать планету, которая в некоторых случаях может быть слишком тусклой, чтобы ее можно было увидеть в телескоп.
Продолжительность всего события микролинзирования составляет несколько месяцев, в то время как изменение яркости, обусловленное планетой, длится от нескольких часов до пары дней.
Первоначальные данные микролинзирования OGLE-2005-BLG-169 показали комбинированную систему звезд переднего и заднего плана плюс планету.
Но из-за эффекта размытия нашей атмосферы ряд несвязанных звезд также смешивается со звездами переднего и заднего плана в очень плотном звездном поле в направлении центра нашей галактики.
Четкие изображения обсерватории Хаббла и Кека позволили исследовательским группам отделить фоновую звезду-источник от ее соседей в очень переполненном звездном поле в направлении центра нашей галактики.
Хотя снимки Хаббла были сделаны 6.Спустя 5 лет после линзирования источник и звезда-линза все еще находились на небе так близко друг к другу, что их изображения слились в нечто, похожее на удлиненное изображение звезды.
Астрономы могут измерить яркость как исходных, так и родительских звезд по удлиненному изображению.
В сочетании с информацией из кривой блеска микролинзирования яркость линзы показывает массы и орбитальное разделение планеты и ее звезды, а также расстояние планетной системы от Земли. Звезды переднего и заднего плана наблюдались в нескольких разных цветах с помощью широкоугольной камеры 3 Хаббла (WFC3), что позволяло независимо подтверждать определения массы и расстояния.
Наблюдения, сделанные камерой ближнего инфракрасного диапазона 2 (NIRC2) на телескопе Keck 2 более чем через восемь лет после события микролинзирования, обеспечили точное измерение относительного движения звезд переднего и заднего плана.
"Это первый раз, когда нам удалось полностью разрешить звезду-источник и линзирующую звезду после события микролинзирования. Это позволило нам различить две модели, которые соответствуют данным кривой блеска при микролинзировании ", – сказал Батиста.
Данные обсерватории Хаббла и Кека подтверждают концепцию первичного метода обнаружения экзопланет, который будет использоваться планируемым космическим широкоугольным инфракрасным обзорным телескопом НАСА (WFIRST), который позволит астрономам определять массы найденных планет. с микролинзированием.
WFIRST будет обладать остротой Хаббла для поиска экзопланет с помощью техники микролинзирования. Телескоп сможет наблюдать передний план, планетные звезды-хозяева, приближающиеся к фоновым звездам-источникам до событий микролинзирования и удаляющиеся от фоновых исходных звезд после событий микролинзирования.
"WFIRST будет проводить измерения, аналогичные тем, которые мы сделали для OGLE-2005-BLG-169, практически для всех наблюдаемых событий планетарного микролинзирования. Мы будем знать массы и расстояния для тысяч планет, обнаруженных WFIRST, – пояснил Беннетт.
Космический телескоп Хаббла – это проект международного сотрудничества между НАСА и Европейским космическим агентством. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом.
Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла. STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия.C.