У пошуку екзопланет, подібних нашій рідній Землі, важливим моментом для порівняння є щільність планети. Якщо цей параметр низькою, то він каже вченим про те, що планета, ймовірно, є газоподібної, як Юпітер. Висока ж щільність пов'язана з кам'яними планетами, як наша. Нове дослідження показує, що деякі планети можуть бути менш щільними, ніж виходить по сучасним моделям, через присутність другий прихованої зірки в системі.
«Наше розуміння про те, скільки малих планет, як Земля, і скільки великих планет, як Юпітер, існують в зоряній системі, може змінитися в міру того, як ми отримуємо більше інформації про цю систему. Ми дійсно повинні з упевненістю знати і розуміти, наскільки точно відповідають властивості зірки і її планет », - каже Фурлан.
Існують найбільш вивчені планети поза нашою Сонячною системою, їх називають екзопланетами, про них відомо, що вони обертаються навколо одиночних зірок. Ми знаємо, що Kepler-186f є планетою земного типу і знаходиться в області, придатної для існування життя навколо її зірки. Зоряна система у цій екзопланети складається з зірки, у якої немає компаньйона. TRAPPIST-1. ультрахолодних коричневий карлик, який є батьківщиною для семи землеподобних екзопланет, також немає компаньйона. Це означає, що в цих системах немає другої зірки, що ускладнює оцінку діаметрів планет, а, отже, і їх щільність.
Ця ілюстрація пояснює, чому розміри деяких екзопланет, повинні бути переглянуті, якщо мова йде про подвійний зоряній системі. Джерело: NASA / JPL-Caltech
Але, природно, існують і такі зірки, які мають компаньйоном. Один з таких об'єктів був виявлений зовсім недавно завдяки застосуванню техніки з високою роздільною здатністю. Девід Ціарді, керівник в Інституті екзопланетних наук (NExScI), доклав дуже багато зусиль для того, щоб проконтролювати зірки в пошуках другого компонента системи, які були вивчені «Кеплером», за допомогою наземних телескопів. Це велике дослідження підтвердило, що у багатьох зірок, у яких «Кеплер» виявив планети, існують другі компаньйони. У деяких випадках, діаметри екзопланет, що обертаються навколо цих зірок, були обчислені, не беручи до уваги супутню зірку. Це означає, що оцінки їх розмірів повинні бути меншими, а, отже, щільність їх повинна бути вище, ніж є насправді.
Попередні дослідження показали, що, приблизно, у половини всіх зірок, подібних до Сонця, в області 10000 астрономічних одиниць навколо існує компаньйон. На основі цього можна сказати, що приблизно у 15 відсотків зірок в поле зору «Кеплера» може бути другий яскравий компаньйон. Це означає, що планети навколо цих зірок повинні бути менш щільними, ніж передбачалося раніше.
Проблема транзитного методу для бінарних систем
Коли телескоп шукає екзопланету, що перетинає диск її зірки - це подія називають «транзитом» - астрономи вимірюють приходить видиме світло і визначають зниження яскравості зірки. Кількість світла, блокованого під час транзиту, залежить від розміру планети - чим вона більша, тим більше світла блокується, а, відповідно, спостерігається більше затінення. За допомогою цієї інформації вчені можуть визначити радіус планети.
Якщо в системі присутні дві зірки, то телескоп вимірює комбіноване випромінювання від обох зірок. Але планета, що обертається навколо однієї з цих зірок, блокує світло тільки в однієї зірки. Саме тому, якщо ви не знаєте про присутність другої зірки, то просто недооцінив розміри планети. Наприклад, якщо телескоп бачить, що кількість світла від зірки падає на 5 відсотків, вчені визначили б розмір екзопланети, що проходить транзитом, з одним значенням. Але якщо друга зірка додає до світності системи, то екзопланета повинна бути більше, щоб викликати той же самий ефект блокування випромінювання.
Якщо планета обертається навколо більш яскравої зірки в бінарній системі, велика частина світла системи буде виходити з більш яскравої зірки. Таким чином, друга зірка не матиме істотного ефекту на розрахунковий розмір планети. Але якщо планета рухається по орбіті навколо більш неяскравим зірки, то велика привносить суттєвий внесок у випромінювання. Розрахований радіус планети може бути занижений в два і навіть в три рази від істинного. Така помилка тягне за собою інші - буде невірно обчислено відстань планети від зірки і на розуміння того, чи знаходиться вона в придатній для існування життя зоні.
Якщо зірки приблизно рівні по яскравості, то «новий» радіус планети буде приблизно на 40 відсотків більше, ніж той, який був обчислений, якби в системі була присутня одна зірка. А в зв'язку з тим, що в вираженні щільності радіус варто в кубі, це тягне за собою майже триразове зменшення щільності. Вплив таких корекцій істотно для малих планет, оскільки це означає, що планета, яку раніше вважали кам'яної, фактично є газовою.
нове дослідження
У новому дослідженні Фурлан і Хоуелл зосередилися на дослідженні 50 планет, які потрапили в поле зору обсерваторії "Кеплер". Раніше радіуси і маси цих екзопланет були вже обчислені. Ці планети обертаються навколо зірок, які мають компаньйонами, що розташувалися на відстані не більше 1700 астрономічних одиниць. Для 43 з 50 екзопланет попередні дослідження про їх розмірах не брали до уваги внесок світла від другої зірки. Це означає, що необхідний перегляд цих результатів.
Цей ефект супутніх зірок важливий для вчених, які характеризують планети, виявлені «Кеплером», а цей телескоп виявив тисячі екзопланет. Ці результати також будуть впливати на майбутню місію Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА, яка буде шукати невеликі планети навколо сусідніх до нас яскравих зірок.
«У подальших дослідженнях ми хочемо бути певними, що спостерігаємо саме той тип і розмір екзопланети, який і припускаємо. Правильні розміри і щільність критично важливі для майбутніх спостережень за планетами за допомогою сучасного телескопа імені Джеймса Вебба. У перспективі, знаючи те, які планети насправді невеликі і кам'яні, допоможе нам зрозуміти ймовірність того, чи зможемо ми знайти планети, подібні до Землі, в іншому місці галактики ».
За інформацією НАСА.