Охота за спутниками далеких планет: как астрономы нацелились на экзолуны

Вокруг далеких звезд вращаются не только экзопланеты. По аналогии с нашей Солнечной системой, там должны быть и кометы, и астероиды, а у многих планет — собственные спутники, «экзолуны». Однако, в отличие от тысяч открытых экзопланет, эти объекты до сих пор ускользают от подтверждения, хотя за последние десять лет и появлялись намеки на их существование.

Новая статья астрономов Европейской южной обсерватории (ESO), размещенная на сервере препринтов arXiv, предлагает способ, который может, наконец, позволить обнаружить экзолуну. Для этого предлагается использовать астрометрию — метод, уже отлично зарекомендовавший себя в поиске самих экзопланет.

Суть метода заключается в точном измерении «покачивания» небесного тела, вызванного гравитационным влиянием его спутника. Если при поиске планет астрономы фиксируют колебание звезды, то в случае с экзолуной необходимо уловить крошечное «дрожание» самой планеты на ее орбите.

Проблема в том, что этот сигнал невероятно слаб. Еще в 2018 году астрономы, в том числе Дэвид Киппинг с канала Cool Worlds, заметили аномалии в данных по одной из экзопланет, которые можно было объяснить наличием луны. Но находка так и не получила подтверждения, как и многие другие до нее.

Ситуация может измениться с вводом в строй более мощных инструментов. Авторы исследования делают ставку на технологию оптической интерферометрии, когда несколько телескопов, разнесенных на расстояние, объединяют свои сигналы, создавая виртуальный инструмент с гигантским разрешением. На сегодняшний день самым совершенным инструментом для этого является инструмент GRAVITY (это просто название, а не аббревиатура) в обсерватории ESO в Чили.

GRAVITY объединяет свет четырех больших телескопов комплекса Очень Большой Телескоп (VLT). Это позволяет ему фиксировать колебания величиной всего в 50 микросекунд дуги — достаточно, чтобы обнаружить довольно крупные луны (размером с газовый гигант) у близлежащих массивных планет. В ближайшем будущем инструмент получит обновление под названием PLANETES, которое повысит его разрешение до 10 микросекунд дуги, открыв охоту на более мелкие спутники у далеких миров.

Но и это не предел. Теоретически, будущий Интерферометр с километровой базой сможет достичь точности в 1 микросекунду дуги. Это уже позволит находить луны с массой Земли, обращающиеся вокруг более крупных планет. Классический пример для научной фантастики — спутник Эндор из «Звездных Войн». Что еще важнее, такие планеты-гиганты могут находиться в обитаемой зоне своей звезды. И хотя сами они непригодны для жизни, их спутники, с твердой поверхностью и потенциальной атмосферой, могут стать идеальными кандидатами для поиска биомаркеров.

Одной из главных целей для новых наблюдений является экзопланета \"β Pictoris b\", расположенная в 64 световых годах от нас. Эта планета-гигант (в 9 раз массивнее Юпитера) обладает необычным наклоном орбиты, который, по мнению многих астрономов, может быть вызван гравитацией массивной, но пока невидимой луны. Для ее обнаружения как раз потребуется точность в 10–15 микросекунд дуги — то, что и будет способен обеспечить инструмент PLANETES после своего запуска, запланированного на конец этого десятилетия.

Таким образом, охота на экзолуны вступает в новую, чрезвычайно перспективную фазу. Это не просто поиск очередного типа небесных тел, а ключ к пониманию полноты и разнообразия планетных систем. Обнаружение и изучение экзолун позволит:

• Проверить теории формирования планет: Существуют ли у далеких гигантов спутниковые семейства, подобные системе Юпитера?

• Уточнить условия для жизни: Обитаемая зона может быть не только для планет, но и для их спутников, значительно расширяя зону поиска.

• Изучить динамику систем: Луны могут влиять на стабильность орбит планет и их климат.

Пока же астрономы будут оттачивать методы на имеющихся данных с GRAVITY, в ожидании нового поколения инструментов. Возможно, первое подтвержденное изображение экзолуны мы увидим уже очень скоро, и оно навсегда изменит наши представления о «семейной» жизни планет в космосе.