Астрономы из университетов Уорика и Женевы совместно с Институтом астрофизики Канарских островов запустили масштабную международную программу ATREIDES. Её цель — исследовать экзопланеты, похожие на Нептун, и разгадать тайны так называемой «Нептуновой пустыни» — загадочной области вокруг звёзд, где средние по размеру планеты почти не встречаются.
Что такое «Нептунова пустыня»?
При наблюдении за другими планетными системами учёные обнаружили странность: вблизи звёзд крайне редко встречаются планеты размером с Нептун. Этот дефицит получил поэтичное название — Neptunian Desert, или «Нептунова пустыня». По одной из гипотез, сильное излучение звезды просто «сдувает» атмосферу таких планет, не позволяя им сохранять газовую оболочку.
Недавно исследователи выделили ещё две соседние зоны: «Саванну» — более далёкий регион с редкими экзо-Нептунами, и «Гребень» — переходную область, где таких планет неожиданно много. Эти три «пейзажа» — Пустыня, Гребень и Саванна — открывают новое окно в историю формирования планетных систем.
Проект ATREIDES: изучение Пустыни
Главные наблюдения в рамках программы ATREIDES проводятся с помощью одного из самых мощных инструментов современной астрономии — Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории. На нём установлен сверхточный спектрограф ESPRESSO, способный фиксировать мельчайшие колебания света, вызываемые прохождением планеты перед звездой.
Университет Уорика вносит свой вклад с помощью сети телескопов NGTS, которые ищут транзиты экзопланет — моменты, когда планета проходит перед своей звездой и немного снижает её яркость. Эти наблюдения помогают оптимизировать работу ESPRESSO, исключая влияние, например, звёздных вспышек.
«Мы используем NGTS, чтобы уточнить параметры транзитов и получить максимально точные данные с VLT», — объясняет Дэниел Бейлисс, профессор физики Университета Уорика.
Цель учёных — создать систематическую базу наблюдений для десятков Нептуноподобных миров и сравнить их характеристики в единой модели. Это позволит понять, почему одни планеты теряют свои атмосферы, а другие сохраняют их, несмотря на близость к звезде.
Первая находка: система TOI-421
Первым результатом программы стал анализ системы TOI-421, где находятся сразу две планеты, напоминающие Нептун. Внешняя — TOI-421 c — вращается далеко от своей звезды, в зоне «Саванны». Внутренняя — TOI-421 b — расположена ближе, в «Гребне», на границе самой Пустыни.
Почему же такие горячие Нептуны всё-таки выживают там, где им, казалось бы, не место? Одна из гипотез гласит, что они не родились на своих нынешних орбитах, а приблизились к звезде позже, мигрируя из внешних областей системы. Причём сделали это не плавно, а хаотично — в результате высокоэксцентричной миграции, когда гравитационные взаимодействия между телами выбрасывают планеты на новые, часто наклонённые орбиты.
Именно это и наблюдается у TOI-421: орбиты её двух планет сильно не совпадают, что указывает на бурное прошлое системы.
Понимание механизмов, формирующих Нептунову пустыню и соседние зоны, помогает астрономам заглянуть в прошлое планетных систем — в том числе и нашей собственной. Как говорит руководитель проекта, астроном из Женевы Венсан Буррье, такие исследования позволяют по-новому взглянуть на эволюцию планет и подготовиться к новым открытиям: «Можно с уверенностью сказать, что Вселенная ещё не раз удивит нас и заставит переписать существующие теории».
