Среди тысяч открытых за последние десятилетия экзопланет некоторые найдены в двойных системах – подобно Татуину из «Звездных войн», такие миры освещаются сразу двумя звездами.

Ученые нашли свидетельства существования экзопланеты с массой, примерно в 13 раз превышающей массу Юпитера, вокруг двойной системы, в которой одна из звезд мертва. Как отмечают исследователи, обнаружить наличие экзопланеты, вращающейся вокруг такой системы, удалось впервые.

Двойная система, о которой идет речь, называется KIC 10544976 и находится в созвездии Лебедя. Она состоит из белого карлика – небольшой мертвой звезды с высокой температурой на поверхности – и красного карлика – живой (и магнетически активной) звезды с небольшой массой (в сравнении с солнечной) и невысокой яркостью. За обеими звездами наблюдали с помощью наземных телескопов в период между 2005 и 2017 гг. и с помощью космического телескопа «Кеплер» в 2009-2013 гг.

KIC 10544976 отличается, в частности, колебаниями орбитального периода. Этого, однако, недостаточно для того, чтобы подтвердить существование планеты в случае с бинарными системами, так как магнитная активность звезд таких систем периодически изменяется и может приводить как раз к изменениям орбитального периода.

Исследователи оценили магнитный цикл живой звезды KIC 10544976 и сумели показать, что колебания орбитального периода данной системы не могут быть объяснены магнитной активностью. Наиболее же подходящим объяснением специалисты считают наличие гигантской планеты, имеющей массу больше массы Юпитера примерно в 13 раз, которая вращается вокруг KIC 10544976.

Каким образом эта планета была сформирована, неясно. Одна из гипотез предполагает, что данная планета образовалась тогда же, когда и две звезды системы, – миллиарды лет назад: тогда это планета первого поколения. Другая же гипотеза предполагает, что гигантская планета сформировалась в результате выброса газа в процессе смерти белого карлика, что означает, что это планета второго поколения.

Когда одна из маломассивных звезд в двойной системе заканчивает свой жизненный путь, она проходит через стадию красного гиганта, при этом она может поглотить свою звезду-компаньона. В дальнейшем, когда внешние слои гиганта будут сброшены в космос, останется короткопериодическая двойная звездная система, обозначаемая как PCEB (Post-Common-Envelope Binary), состоящая из белого карлика и звезды главной последовательности.

В последние годы было обнаружено, что несколько близлежащих подобных звездных систем демонстрируют эффект вариации времени затмения звездами друг друга (Eclipse Timing Variation), который объясняется либо наличием других тел в системе, гравитационно взаимодействующих со звездами, либо влиянием циклов магнитной активности звезд. Однако до конца разобраться в природе этого эффекта пока не удается, так как не хватает данных наблюдений.

Результаты исследований звездной системы KIC 10544976, расположенной в созвездии Лебедя и состоящей из двух звезд –красного и белого карлика, массы которые составляют, соответственно, 0,61 и 0,39 масс Солнца. Один оборот вокруг друг друга звезды совершают за 8,4 часа. Наблюдения за системой велись при помощи наземных телескопов WHT и IHT в 2005-2017 годах и орбитальным телескопом «Кеплер» в 2009-2013 годах. Исследователи хотели убедиться, действительно ли в системе нет третьего тела.

Анализ данных показал, что цикл магнитной активности красного карлика длился 600 дней, что согласуется с оценками магнитных циклов для изолированных маломассивных звезд. Оказалось, что за изменение орбитального периода в системе ответственна не магнитная активность, а наличие третьего тела, гигантской экзопланеты, с массой примерно в 13 раз больше Юпитера и орбитальным периодом 16,83 года.

Планета могла зародиться одновременно со звездами миллиарды лет назад, или же образоваться из вещества внешних слоев красного гиганта. В любом случае, как отмечают астрономы, наличие планеты лишь одна из гипотез, наиболее хорошо объясняющая наблюдения, и необходимы данные с наземных телескопов нового поколения, таких как телескоп GMT, чтобы подтвердить факт ее существования.

Двойная звездная система под названием KIC 10544976 расположена в созвездии Лебедя. Она состоит из белого карлика, «мертвой» маломассивной звезды с высокой температурой поверхности, и красного карлика, живой, активной звезды с небольшой массой по сравнению с массой нашего Солнца.

За жизнью системы наблюдали наземные телескопы в 2005-2017 годах и космическая станция «Кеплер» в период между 2009 и 2013 годами. Ученые обратились к данным, полученным телескопами за это время, и отследили изменения в периодах обращения пары звезд. Исследователи приняли во внимание всевозможные факторы, которые могли бы повлиять на вращение участников двойной системы: в том числе на изменение магнитной активности и температуры звезд.

Анализ данных показал, что цикл магнитной активности красного карлика длился 600 дней, что согласуется с оценками магнитных циклов для изолированных звезд с низкой массой. Период обращения пары звезд вокруг общего центра масс был оценен в 17 лет.

Это полностью опровергает гипотезу о том, что изменение орбитального периода обусловлено магнитной активностью. Наиболее правдоподобным объяснением является наличие гигантской планеты, вращающейся вокруг двойной системы, массой, примерно в 13 раз превышающей массу Юпитера.

Напомним, что Юпитер является самой крупной планетой в Солнечной системе. Его масса почти в 318 раз превышает массу Земли.

За последние десятилетия ученые обнаружили несколько экзопланет в двойных звездных системах – такие космические тела освещают сразу две звезды, подобно Татуину в «Звездных войнах».

Теперь исследователи впервые нашли экзопланету в очень старой двоичной звездной системе, одна звезда в которой погасла и превратилась в белого карлика.