Сколько планет могут образовать одну линию конга вокруг звезды?

Астрономы смоделировали 24 планеты, следующие по одной и той же орбите, как "жемчужины в ожерелье".

Отредактировано 2023-25-06
Экзопланета LHS 475 b масса которой составляет 99 процентов от массы Земли вращается вокруг своего солнца в одиночку как и наша Никаких со-орбитальных планет подтверждено не былоЭта иллюстрированная экзопланета размером с Землю, LHS 475 b, не имеет близнеца. Но астрономы говорят, что вполне возможно, что у нее есть со-орбитальные спутники.

У нашей Земли есть братья и сестры - семь других планет нашей Солнечной системы, но у нее нет близнеца, с которым она могла бы разделить свое космическое кольцо. Земля плывет по своей орбите в одиночестве. В других солнечных системах, однако, могут быть и более странные семьи, которые гоняются друг за другом вокруг солнца: двойняшки, тройняшки или даже четверняшки (это 24 планеты размером с Землю на одной орбите!).

Компьютерное моделирование, проведенное международной группой астрономов, показало, как два десятка планет могут находиться на одной орбите, в исследовании, опубликованном этой весной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Эти причудливые конфигурации могут быть стабильными в течение миллиардов лет, даже пережив звезды, вокруг которых они вращаются. Однако маловероятно, чтобы природа создала упакованные планетарные орбиты, поэтому исследователи предполагают, что обнаружение такой системы может быть признаком разумной инопланетной жизни - возможно, даже межзвездного сообщения, которое может существовать веками.

"Наша статья исследует еще одну ветвь возможных планетных систем, которые потенциально могут существовать", - говорит ведущий автор Шон Реймонд, научный сотрудник CNRS в Лаборатории астрофизики Бордо. "Мне нравится, что это так неожиданно и странно, и что так много планет могут в итоге иметь одну и ту же орбиту".

Множественные планетные системы, такие как наша Солнечная система, часто называют горошинами в стручке. Но эти планеты на совместной орбите могут быть "жемчужинами в ожерелье", - говорит астроном Канзасского университета Джонатан Бранде, не имеющий отношения к новому исследованию.

Однако никто не предлагал наблюдать две планеты на одной орбите до появления статьи, опубликованной на сервере препринтов arXiv на прошлой неделе, но большинство астрономов, занимающихся экзопланетами, относятся к этому скептически, тем более что сигнал не был замечен в данных других крупных телескопов для поиска экзопланет, таких как TESS. Эта статья была написана группой астрономов-любителей, которые проводили наблюдения с помощью небольших телескопов, имеющихся в продаже. "Я не думаю, что это такая вещь, которую можно провернуть у себя на заднем дворе", - говорит Бранде по поводу предполагаемого обнаружения.

Известно несколько примеров коорбитальных орбит, в которых участвуют более мелкие объекты. В нашей Солнечной системе действительно есть несколько таких странных орбит, известных как орбиты подковы или головастика, в зависимости от их формы. Троянские астероиды Юпитера, которые вскоре впервые посетит космический корабль "Люси", делят орбитальный путь газового гиганта как головастики, колеблясь вокруг точек до и после Юпитера на его пути вокруг Солнца. Две луны Сатурна, Янус и Эпиметей, вращаются вокруг окольцованной планеты подковой, периодически меняясь местами.

Поскольку объекты в нашей Солнечной системе имеют общие орбиты, кажется разумным, что и экзопланеты могут иметь общие пути. "Существует множество экзопланетных систем, в которых планеты, кажется, заполняют все доступные ниши стабильной недвижимости", - говорит Реймонд. Новое исследование доводит эту концепцию до крайности, наблюдая, сколько планет может втиснуться на одну и ту же орбиту и оставаться стабильными".

Моделирование, проведенное исследовательской группой, также показало, что такие планеты, находящиеся на совместной орбите, будут иметь отчетливые сигналы, которые смогут наблюдать астрономы на Земле. Космический телескоп "Кеплер" и другие космические обсерватории могут обнаружить так называемые транзитные вариации времени (TTVs), когда гравитационное притяжение между соседними планетами очень незначительно меняется, когда планета проходит перед своей звездой. По словам астронома Роба Зеллема, для того чтобы заметить эффект от системы из 24 планет с массой Земли, находящихся на одной орбите, астрономам потребуется от нескольких месяцев до нескольких лет регулярного наблюдения.

Хотя ученых не убедили последние наблюдения предполагаемых планет на коорбите, Зеллем добавляет, что астрономы-любители играют важную роль в науке об экзопланетах: "Учитывая возможности наблюдателей... мы определенно могли бы использовать их опыт", - говорит он, особенно в рамках проектов гражданской науки, таких как "Наблюдение за экзопланетами" НАСА.

Однако надежное обнаружение планет на коорбите может стать поистине захватывающим событием - это не только наблюдение за чрезвычайным разнообразием природы, но, возможно, даже признак инопланетной жизни. "Что-то вроде спроектированной коорбитальной планеты, возможно, не будет однозначно искусственным, но будет достаточно странным, чтобы побудить к интенсивному дальнейшему изучению", - говорит Бранде.

Авторы исследования считают, что эти странные орбиты могут быть идеальной техносигнатурой, или признаком разумной жизни за пределами Земли. Соавтор исследования Дэвид Киппинг, астроном из Колумбийского университета, объясняет, что когда развитая цивилизация создаст неестественное кольцо из планет, находящихся на одной орбите, оно не потребует энергии для поддержания и будет видно в течение миллиардов лет - идеальное сочетание для межзвездного послания. "Вероятность того, что это произойдет, в действительности сводится к тому, есть ли там кто-то, у кого есть возможность и желание сделать это", - говорит он. "Мы понятия не имеем. Но если мы не будем искать, мы никогда не узнаем".