Перевёрнутые орбиты многопланетной системы

Эта радикально отличающаяся от нашей солнечной системы конфигурация может быть связана с влиянием далекого спутника звезды, который до сих пор неизвестен. Это исследование стало возможным благодаря исключительной точности, достигнутой ESPRESSO и CHEOPS, двумя инструментами, разработкой которых руководила Швейцария.

Теории происхождения планетных систем предсказывают, что планеты формируются в экваториальной плоскости своей звезды и продолжают там развиваться, если не будут нарушены особые события. Это не тот случай в солнечной системе, где наши планеты лежат близко к плоскости солнечного экватора. В этом случае говорят, что планеты выровнены по своей звезде.

Однако исследование 2019 года показало, что две из трех планет вокруг звезды HD3167 не выровнены с ней. HD3167c и HD3167d, два мини-Нептуна, которые обращаются по орбите за 8,5 и 29,8 дней, на самом деле проходят над полюсами звезды, почти на 90 градусов от ее экваториальной плоскости.

Синергия между инструментами

Проведя повторные наблюдения за этой системой с помощью более эффективных инструментов, группа астрономов из UNIGE смогла измерить ориентацию орбитальной плоскости третьей планеты, суперземли HD3167b, которая вращается менее чем за сутки (ровно 23 часа). Когда планета проходит мимо своей звезды, ориентацию ее орбиты можно определить с помощью спектрографа, который позволяет измерять движение звездных областей, закрытых планетой, и таким образом определять ее траекторию.

Чем меньше планета, тем труднее обнаружить это движение. Таким образом, с помощью ESPRESSO на одном из четырех 8,2-метровых телескопов VLT в Чили исследователи смогли определить орбиту HD3167b, которая совпадает со звездой и перпендикулярна плоскости орбиты двух ее братьев и сестер.

«Нам требовалось максимум света и очень точный спектрограф, чтобы иметь возможность измерить сигнал такой маленькой планеты», — комментирует Винсент Бурье, исследователь отдела астрономии факультета естественных наук UNIGE. «Два условия, которым удовлетворяет точность ESPRESSO в сочетании с собирающей силой VLT».

Этот результат не мог быть получен без точного знания того, когда HD3167b проходит через свою звезду, что было невозможно при времени, предсказанном литературой с точностью до 20 минут — вечность для транзита, который длится 97 минут. Поэтому исследователи обратились к спутниковому консорциуму CHEOPS, основная задача которого заключается в точном измерении транзитов с очень высокой точностью.

«CHEOPS позволил нам узнать время в пути с точностью лучше одной минуты. Это хорошая иллюстрация возможной синергии между различными приборами, в данном случае CHEOPS и ESPRESSO, и командами, которые ими управляют », — говорит Кристоф Ловис, исследователь из отдела астрономии UNIGE и член двух консорциумов.

Неизвестное небесное тело, ответственное за это расстройство

Эти новые измерения, похоже, подтверждают прогноз, сделанный в 2019 году о наличии четвертого тела, вращающегося вокруг HD3167. В этом сценарии близость HD3167b к звезде держала ее под своим влиянием, заставляя маленькую планету вращаться по орбите в плоскости, в которой она сформировалась. Напротив, два более далеких мини-Нептуна смогли освободиться от звезды только для того, чтобы попасть под влияние этого четвертого тела, которое постепенно сместило бы их орбиты.

Таким образом, путь ясен для исследователей, которые сейчас отправляются на поиски этого неуловимого компаньона.