Чи може TESS побачити кільця у далеких світах?

TESS знаходить екзопланети. А чи зможе вона знайти кільця навколо них?

Джерело: phys.org

Екзопланети — планети, які обертаються навколо зір за межами Сонячної системи — докорінно змінили наше розуміння Всесвіту. З часу першого підтвердженого відкриття у 1990-х роках було знайдено понад 5 000 таких планет, від розпечених газових гігантів, більших за Юпітер, до кам’янистих світів розміром із Землю, які можуть перебувати в зоні життя своєї зорі.

Ці чужі світи вражають різноманіттям — з дивними атмосферами, екстремальними температурами та несподіваними орбітами. Вивчення екзопланет не тільки розширює знання про планетарні системи, а й наближає нас до відповіді на давнє людське питання: чи ми одні у Всесвіті?

Як працює TESS

Серед інструментів для пошуку екзопланет — TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) — космічна обсерваторія NASA, яка спостерігає за яскравістю зір. Запущена в 2018 році, вона використовує транзитний метод: фіксує незначні зменшення яскравості зорі, які відбуваються, коли планета проходить перед нею.

На відміну від свого попередника Kepler, що спостерігав лише вузьку ділянку неба, TESS сканує майже все небо, зосереджуючись на яскравих і близьких зорях, що полегшує подальші дослідження. Вже зараз вона виявила тисячі кандидатів на планети, зокрема потенційно придатні для життя.

Чи можуть екзопланети мати кільця?

Команда астрономів під керівництвом Цубаси Уметані з Токійського муніципального університету почала дослідження, чи можна виявити кільця навколо екзопланет. Раніше вчені вже пробували це зробити, використовуючи фотометрію та спектроскопію — аналізуючи спотворення світлової кривої, розсіювання світла, спектральні аномалії та зсуви швидкостей.

Проте ці спроби не дали переконливих результатів. Видимість кілець залежить від розміру, нахилу та складу — крижані та нахилені кільця легше виявити, ніж компактні, кам’янисті, які піддаються сильним припливним силам.

Новий підхід до даних TESS

Натомість ця команда вирішила шукати нових кандидатів на кільцеві планети за фотометричними даними TESS, зосередившись на 308 близьких екзопланетах, що показали сигнали, потенційно пов’язані з кільцями — у п’ять разів більше, ніж у попередніх дослідженнях.

Дослідники розробили алгоритм для очищення кривих блиску та порівнювали моделі з кільцями і без них, шукаючи тонкі особливості у світлових даних. Підхід включав:

• моделювання транзитів
• попередню обробку даних
• порівняння з попередніми результатами Kepler

Це має допомогти вдосконалити методи виявлення та спрямувати майбутні пошуки.

Що вдалося знайти

Було виявлено шість екзопланетарних систем, де модель з кільцями краще відповідала спостережуваним даним, ніж безкільцева. Але при візуальній перевірці не було знайдено чітких доказів наявності кілець.

На основі цього команда визначила верхні межі для розміру кілець у 125 об’єктів TESS — кільця, більші за 1,8 радіуса планети, зустрічаються рідше ніж у 2% випадків.

Чому важко виявити кільця?

Можливо, відсутність виявлень пов’язана з тим, що припливні сили зменшують нахил кілець, особливо в планет з короткими орбітами. Проте варіації глибини транзиту через прецесію кілець можуть полегшити їх виявлення у далеких, повільно обертаючихся планет.

Науковці визначили перспективні цілі серед об’єктів TESS і Kepler, а також зазначили, що майбутня місія PLATO (ESA) може значно розширити наші можливості в пошуку кілець.

Ще один крок до відкриття іншого Сатурна

Хоча кільця навколо екзопланет поки що не були остаточно виявлені, такі дослідження — важливий крок вперед. Спостереження стають дедалі точнішими, і з подальшими місіями — зокрема TESS і PLATO — ймовірність побачити далекі кільцеві системи, можливо схожі на Сатурн, зростає.