На конференции Extreme Solar Systems II группа американских астрономов, возглавляемая Лоренсом Дойлом (Laurance Doyle) из Института SETI, сообщила об открытии планеты-гиганта с двумя солнцами.

Сама возможность существования экзопланет на орбитах, охватывающих двойные звёзды, никого уже не удивляет: специалистам известно несколько примеров таких систем (CM Дракона, HW Девы, NN Змеи), в которых гравитационное действие (предполагаемого) планетарного компаньона нарушает строгую периодичность затмений. В эту группу входит и рассмотренная нами три месяца назад система UZ Печи, составленная из белого и красного карликов и содержащая, по всей видимости, сразу две планеты.

Хотя гипотезы о гравитационном влиянии на орбитальные параметры звёзд в UZ Печи и других двойных кажутся вполне разумными, доказать их, не имея информации о транзите (прохождении планеты по диску светила), невозможно. К сожалению, зафиксировать транзит учёным не удалось ни в одном из упомянутых случаев.



На этом фоне данные, собранные с помощью космического телескопа «Кеплер» и обработанные г-ном Дойлом и его коллегами, представляются максимально убедительными. Целью длительных наблюдений «Кеплера» стала ориентированная «ребром» к нам затменная двойная система Kepler-16, удалённая примерно на 200 световых лет от Земли. Во время первичного затмения, когда меньшая звезда (Kepler-16 В) проходит перед большей (А), поток излучения, испускаемого системой, уменьшается примерно на 13%, а вторичное затмение — временное исчезновение В, которую полностью закрывает А, — вызывает снижение потока на ~1,6%.

Зарегистрировав эти затмения и проведя дополнительные наблюдения Kepler-16 с использованием спектрографа TRES, установленного на 60-дюймовом телескопе аризонской Обсерватории им. Фреда Лоуренса Уиппла, авторы установили, что орбитальный период двойной составляет 41,1 дня, массы светил А и В равны 0,69 и 0,20 солнечной, а радиусы — 0,65 и 0,23 солнечного. Компаньоны, как видим, имеют весьма скромные размеры, а соотношение масс В и А — 0,29 — можно считать одним из самых низких в классе двойных, содержащих полностью конвективные звёзды, которые находятся на маломассивном участке главной последовательности.

Вскоре «Кеплер» отметил три «незапланированных» снижения яркости Kepler-16, не связанных с первичным и вторичным затмениями и отделённых друг от друга интервалами в 230,3 и 221,5 дня. Изменение длительности интервала легко объясняется, если ответственность за эти третичные затмения несёт какой-либо объект, который движется по орбите, охватывающей двойную: дело в том, что он, раз за разом проходя перед звёздами А и В, застаёт их в разных орбитальных позициях.

Во время третичного затмения общий поток излучения снижался на 1,7%. Следовательно, объект проходит по диску звезды А, поскольку эффект от полной маскировки В (уже упомянутое уменьшение на ~1,6%) недостаточен. Такую трактовку признали верной после того, как «Кеплер» зарегистрировал самое слабое (0,1%) четвертичное затмение, вызванное, очевидно, маскировкой части диска звезды В.

Оценить характеристики третьей составляющей системы Kepler-16 астрономам помогли измеренные ими минутные отклонения от расчётного времени первичного и вторичного затмений. Эти данные были введены в модель гравитационного взаимодействия трёх тел, и вычисления показали, что объект, ответственный за третичное и четвертичное затмения, имеет планетарные параметры. Масса гиганта Kepler-16 b, который движется по 229-дневной орбите с большой полуосью в 0,705 а. е. и эксцентриситетом в 0,007, составляет 0,333 юпитерианской, а радиус — 0,754 юпитерианского.

По словам американцев, новая планета напоминает Сатурн, однако имеет бóльшую среднюю плотность, равную 0,964 г/см3 (у Сатурна — всего 0,687 г/см3). Чтобы моделировать её внутреннее строение, необходимо знать возраст планеты, но здесь возникают проблемы: звезда А, по времени образования которой можно судить о возрасте Kepler-16 b, имеет признаки и пожилого (медленное вращение), и молодого (высокая магнитная активность) светила. Как бы там ни было, при расчётах любой возраст, превышающий 0,5 млрд лет, обеспечивает накопление 40–60 земных масс тяжёлых элементов в недрах; если эти оценки верны, то массы газа (водорода и гелия) и тяжёлых элементов (льда и горных пород) в составе Kepler-16 b примерно соответствуют друг другу.

Можно также отметить, что экзопланета совершенно точно не попадает в обитаемую зону своей системы. Нынешняя равновесная температура Kepler-16 b должна составлять 170–200 К при бондовском альбедо (отношении отражённого всей планетой потока излучения к падающему на неё потоку) в 0,2–0,5, лежащем в окрестности сатурнианского значения 0,34.

Небольшое видео, в котором Kepler-16 b сравнивают с Татуином, вымышленной планетой из «Звёздных войн»:




Сравнение Солнечной системы и системы Kepler-16. Орбиты всех трёх составляющих последней показаны белым. (Иллюстрация авторов работы.)

Полное описание Kepler-16 b опубликовано в журнале Science; текст статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам НАСА.