«Апостериори»: Необычная планетная система позволяет наблюдать эволюцию орбит в реальном времени
Новости науки и технологий
Поддержите «Эхо», если вы не в России
Астрономы изучили систему TOI-201 и обнаружили, что её конфигурация заметно меняется буквально на масштабах человеческой жизни. Речь идёт о редком случае, когда динамику планетной системы можно наблюдать не косвенно, а практически «в прямом эфире». Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
TOI-201 – это сравнительно молодая звезда, расположенная примерно в 370 световых годах от Земли. Вокруг неё обращаются по крайней мере три объекта: каменистая сверхземля, газовый гигант наподобие «тёплого Юпитера» и массивный коричневый карлик. Их орбитальные периоды составляют примерно 6 дней, 53 дня и около 8 лет соответственно.
Такие системы сами по себе не редкость. Однако в данном случае ключевую роль играет геометрия: орбиты этих объектов заметно наклонены друг относительно друга. В Солнечной системе планеты движутся почти в одной плоскости – это естественное следствие их формирования в протопланетном диске. В системе TOI-201 ситуация иная: углы между орбитами достигают десятков градусов.
Именно это приводит к неожиданному эффекту. Из-за взаимного гравитационного влияния орбиты планет постепенно меняют свою ориентацию. В результате меняется и то, как система выглядит для наблюдателя на Земле. В частности, речь идёт о транзитах – событиях, когда планета проходит по диску звезды и слегка уменьшает её яркость.
Оказалось, что текущая конфигурация системы, при которой наблюдаются транзиты сразу нескольких объектов, – временная. По расчётам авторов работы, примерно через 200 лет часть этих транзитов исчезнет: орбиты «развернутся» так, что планеты перестанут проходить перед звездой с нашей точки зрения.
При этом речь не идёт о разрушении системы. Это именно геометрический эффект: спустя тысячи лет транзиты могут появиться снова, когда орбиты продолжат своё медленное движение и вновь окажутся выровненными относительно линии наблюдения.
Главным источником этой динамики, по всей видимости, является внешний объект – коричневый карлик с массой около 16 масс Юпитера. Его орбита сильно вытянута: расстояние до звезды заметно меняется в течение одного оборота.
Авторы работы предполагают, что в системе действует механизм, известный как эффект Козаи–Лидова. Он возникает, когда массивный объект на наклонённой орбите вызывает периодические изменения эксцентриситета и наклона орбит других тел. В результате система может долгое время оставаться стабильной, но при этом её структура постепенно «перестраивается».
Интересно, что такие процессы обычно происходят на масштабах сотен тысяч или миллионов лет. В случае TOI-201 часть эффектов оказывается заметной уже за десятилетия. Например, параметры транзитов – их длительность и глубина – могут измениться настолько, что это можно будет зафиксировать уже в ближайшие годы при новых наблюдениях.
Это делает систему особенно ценной для астрономии. Наблюдения за ней могут позволить напрямую проверять модели динамики планетных систем, которые обычно приходится восстанавливать по косвенным признакам.
Кроме того, остаётся открытым вопрос о происхождении такой конфигурации. Не до конца ясно, сформировались ли эти объекты сразу на наклонённых орбитах или система была разбалансирована позже – например, из-за взаимодействия с ещё одним, пока не обнаруженным телом.
Наблюдения за системой TOI-201 будут продолжены. Уже известно, что следующий транзит коричневого карлика ожидается в марте 2031 года – это редкая возможность уточнить параметры системы и проверить сделанные прогнозы.