Млечный Путь имеет сложную структуру. Он похож на блин (плоскую составляющую), погружённый в круглый пузырь (сферическую составляющую).

«Блин», в свою очередь, имеет два слоя. Внутренний слой – это тонкий диск. Его толщина составляет около тысячи световых лет. Именно здесь содержится большая часть звёзд, включая Солнце, и почти весь межзвёздный газ. Внешний слой – это толстый диск толщиной в несколько тысяч световых лет. Кроме того, в центре Галактики есть плотная сфера из звёзд и газа (балдж), которая выходит за пределы тонкого, но не толстого диска.

Человечеству на сегодняшний день известно более 4000 планет. Все они лежат в тонком диске, что неудивительно. Во-первых, именно там находится большая часть звёзд. Во-вторых, светила толстого диска, как правило, содержат очень мало элементов тяжелее гелия по сравнению с Солнцем. Согласно современным теориям, у таких звёзд миры возникают редко. Наконец, светила за пределами тонкого диска попросту находятся чересчур далеко от Земли, и искать у них экзопланеты – непростая задача для современных телескопов.

И вот орбитальная обсерватория TESS помогла астрономам сделать долгожданное открытие. У звезды LHS 1815 была обнаружена планета. Данные о расстоянии до звезды и её скорости, полученные космическим телескопом Gaia, показывают, что это светило находится в толстом диске. Его орбита вокруг центра Галактики пересекает тонкий диск, то есть небесное тело периодически ныряет в него, чтобы вынырнуть с другой стороны. Сейчас LHS 1815 находится невысоко над плоскостью Галактики, всего в 97 световых годах от Земли. Но в своём орбитальном движении звезда время от времени удаляется от этой плоскости на 5870 световых лет.

Согласно правилам, обнаруженную экзопланету обозначили LHS 1815b. Исследователи уже подтвердили открытие с помощью других телескопов, заодно уточнив параметры «найдёныша». Оказалось, что LHS 1815 чрезвычайно близка к Земле по размерам: её радиус составляет 1,088±0,064 земного. Вместе с тем она в 4,2±1,5 раза массивнее земного шара, и это весьма странно.

Даже исходя из нижней оценки для массы и верхней для радиуса, средняя плотность планеты получается равной 10 граммам на кубический сантиметр. Из средних же оценок имеем 18 граммов на кубический сантиметр. Это более чем вдвое превышает плотность железа (8 граммов на кубический сантиметр) и близко к плотности урана (19 граммов на кубический сантиметр). Другими словами, LHS 1815b состоит из какого-то чрезвычайно плотного вещества.

Планета находится так близко к своему солнцу, что «год» на ней длится всего трое земных суток. Несмотря на то, что LHS 1815 – маленький и тусклый красный карлик, такая близость со светилом вряд ли оставляет этому миру шансы на обитаемость.

Но даже если там нет братьев по разуму, планета, обнаруженная в толстом диске, – настоящий подарок для учёных. Пока она находится так близко к Земле, астрономы могут изучить её в лучшие телескопы. Возможно, это поможет разгадать загадку её необычайной плотности и выяснить, чем ещё эта «жительница окраин» отличается от привычных исследователям планет.

В Млечном пути существует несколько подсистем, среди которых выделяются бладж (утолщение в центральной части галактики), гало (сфероидальное образование, которое окружает галактику), а также тонкий (с абсолютным большинством звезд) и толстый диски.

В толстом диске звезд существенно меньше, а имеющиеся светила старше и содержат меньше веществ тяжелее гелия. Кроме того, подавляющее число всех обнаруженных экзопланет были найдены в тонком диске, а не в толстом.

Теперь международная группа астрономов обнаружили экзопланету у звезды LHS 1815, расположенной внутри толстого диска. Сейчас LHS 1815 находится всего на 29,9 парсеках от Земли недалеко от плоскости Галактики, но постепенно удаляется – на максимуме, по подсчетам астрономов, она уйдет от края плоскости на расстояние около 1,8 килопарсек.

Астрономы выделяют в нашей спиральной галактике Млечный Путь несколько подсистем, из которых основные – это балдж, тонкий диск, толстый диск и гало. Балдж – это утолщение в центральной области галактики, гало – это сфероидальная компонента, окружающая всю галактику, а два вида дисков – это популяции звезд с различными физическими параметрами. На тонкий диск приходится абсолютное большинство светил: около 85 процентов видимых вблизи плоскости Млечного Пути принадлежат тонкой компоненте.

Одно из основных различий между тонким и толстым диском заключается в дисперсии скоростей: скорости звезд из тонкого диска лежат в более узком диапазоне. Другими словами, температура газа из звезд у тонкого диска меньше, чем у толстого, что определяет и их характерную толщину в перпендикулярном плоскости Галактики направлении.

Выделяется еще ряд различий: в среднем, в толстом диске звезды старше и менее металличны, то есть содержат меньше элементов тяжелее гелия. Разделение на тонкий и толстый диск считается установленными и с его существованием согласна большая часть научного сообщества, хотя и существуют работы, в которых возможность разбиения всей совокупности звезд на две отдельные популяции подвергается сомнению.

На данный момент известно более четырех тысяч экзопланет, но лишь в единичных случаях родительские звезды были отнесены к толстому диску (первая работа с таким выводом была опубликована в 2010 году). Считается, что существенно более высокие скорости движения звезд толстого диска могут сказываться на процессе формирования планет вокруг них, но на данный момент полученных данных недостаточно для однозначных выводов.

Звезда LHS 1815 многократно попадала в поле зрение TESS в течение первых двух лет работы аппарата. Длинный ряд наблюдений позволил обнаружить покрытия небольшой глубины, которые изменяли поток излучения от звезды всего на 0,04 процента. Наличие планеты было подтверждено дополнительными наблюдениями на спектрографе HARPS, установленном на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силья.

Так как TESS наблюдает только достаточно яркие звезды, то все изученные этим инструментом объекты также измерены астрометрическим телескопом Gaia, который с высокой точностью определяет координаты и скорости тел. Оказалось, что LHS 1815 быстро перемещается относительно локального стандарта покоя, то есть системы отсчета, движущейся вокруг центра Млечного Пути со средней скоростью вещества рядом с Солнцем: примерно 110 километров в секунду против 15 у Солнца.

Проведенный авторами анализ показывает, что измеренные проекции скорости с высокой точностью указывают на принадлежность LHS 1815 к толстому диску, в то время как ни для одной другой звезды с экзопланетами, которую наблюдал TESS, подобного вывода однозначно сделано не было.

LHS 1815b представляет собой достаточно хороший, хоть и неидеальный кандидат для наблюдения телескопами следующего поколения, такими как «Джеймс Уэбб». Тем временем, продолжающиеся наблюдения TESS должны позволить выявить новые экзопланеты у звезд толстого диска. Получение большой выборки таких объектов позволит детально изучать возможные различия в образовании и эволюции планет у звезд разных компонент Галактики.

Находка разительно отличается от всего, что ранее было открыто учеными. Ранее существование таких планет считалось невозможным.

Было определено, что звезда LHS 1815 быстро перемещается относительно локального стандарта покоя, то есть системы отсчета, движущейся вокруг центра Млечного Пути со средней скоростью вещества рядом с Солнцем: примерно 110 километров в секунду против 15 у Солнца.

Проведенный астрономами анализ показал, что измеренные проекции скорости с высокой точностью указывают на принадлежность LHS 1815 к толстому диску, в то время как ни для одной другой звезды с экзопланетами, которую наблюдал TESS, подобного вывода однозначно сделано не было.

На сегодня открыто более 4000 экзопланет. Все они лежат в тонком диске, так как именно там находится большая часть звезд, а светила толстого диска, как правило, содержат очень мало элементов тяжелее гелия по сравнению с Солнцем. Кроме этого, звезды за пределами тонкого диска находятся слишком далеко от Земли, и искать у них экзопланеты становится непростой задачей для современных телескопов.

Большая часть звезд и межзвездного газа Млечного Пути располагается в тонком диске толщиной несколько сотен световых лет. В толстом диске плотность вещества гораздо меньше. Звезды в нем, как правило, старше 10 миллиардов лет и отличаются низкой металличностью, то есть небольшим содержанием элементов тяжелее гелия. Ранее считалось, что у таких звезд формирование планетных систем невозможно.

Планета вращается вокруг LHS 1815, являющейся красным карликом, с периодом 3,18 дня, что исключает возможность существования жизни из-за высокого уровня радиации.

LHS 1815 (GJ 9201, HIP 28754, TOI-704) – красный карлик спектрального класса M0 V, удаленный от нас на 29.87±0.02 пк. Его масса оценивается в 0.502±0.015 солнечных масс, радиус – в 0.50±0.03 солнечных радиусов, светимость составляет 4.1±0.4% от солнечной. Судя по низкому уровню хромосферной активности и медленному вращению (один оборот за 47.8±0.7 суток) звезда отличается зрелым возрастом, превышающим 5 млрд. лет.

Кривая блеска LHS 1815 демонстрирует транзитный сигнал с периодом 3.81433±0.00003 земных суток, соответствующий планете с радиусом 1.088±0.064 радиусов Земли. Масса планеты формально составляет 4.2±1.5 масс Земли, но поскольку погрешность сравнима с измеряемой величиной, авторы осторожно говорят о верхнем пределе 8.7 масс Земли.

LHS 1815b вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.05) на расстоянии 0.0404±0.0094 а.е. или ~17.4 звездных радиусов. Эффективная температура планеты оценивается в 617±84К.

Формальное значение массы выглядит неправдоподобно большим для планеты такого небольшого размера. Возможно, перед нами массивный аналог Меркурия, состоящий в основном из железа, или, что вероятнее, к завышенному значению массы привело малое количество замеров лучевой скорости (всего 22). Дальнейший мониторинг лучевой скорости звезды покажет, действительно ли планета LHS 1815b так плотна, или авторы недостаточно точно учли звездную активность. Также возможно, что на лучевую скорость звезды повлияли еще не открытые не транзитные планеты.

Данное откpытиe oткpывaeт пpeкpacную вoзмoжнocть для нaблюдeния дpугиx плaнeт, a тaкжe изучeния paзличий в эвoлюции плaнeт из тoнкиx и тoлcтыx диcкoв.