Архивные данные K2 помогли обнаружить кандидата в экзопланеты земного размера с 355-дневным годом

Архивные данные K2 выявили кандидата в планеты размером с Землю с годом продолжительностью 355 дней

В обширных оцифрованных архивах завершенных космических миссий астрономы продолжают находить скрытые жемчужины, упущенные во время первоначальных обзоров. Команда исследователей под руководством Alexander Venner из University of Southern Queensland объявила об открытии многообещающего нового кандидата в экзопланеты, вращающегося вокруг яркого оранжевого карлика HD 137010. Кандидат, получивший обозначение HD 137010 b, был идентифицирован по единственному десятичасовому транзитному событию, зафиксированному в ходе миссии K2 в 2017 году. Особую значимость этой находке придает ее поразительное сходство с нашим миром: планета почти идентична Земле по размеру и движется по орбите, напоминающей земной год.

Открытие, подробно описанное в статье с участием исследователей из University of Southern Queensland, Harvard & Smithsonian и NASA Ames Research Center, подчеркивает непреходящую ценность дополнительной миссии космического телескопа Kepler — K2. В то время как основная миссия Kepler в течение четырех лет непрерывно наблюдала за одним участком неба в поисках планет земного типа, миссия K2 была вынуждена наблюдать за различными полями вдоль плоскости эклиптики в течение более коротких периодов — примерно по 80 дней. Эти временные ограничения обычно препятствуют обнаружению долгопериодических планет, для подтверждения орбит которых требуется несколько транзитов. Однако, тщательно сканируя данные в поисках одиночных транзитных событий, исследовательская группа расширила границы возможностей архивных данных.

Открытие HD 137010 b

Идентификация HD 137010 b началась с визуального осмотра кривых блеска в рамках 15-й кампании K2. Hans Martin Schwengeler, гражданский ученый, работающий в проекте Planet Hunters, первым заметил признак одиночного транзита. Событие, длившееся около 10 часов, показало неглубокое падение яркости звезды — всего на 225 частей на миллион (ppm). Столь слабый сигнал крайне сложно обнаружить, однако, поскольку HD 137010 является относительно яркой звездой десятой звездной величины, достигнутая фотометрическая точность была исключительно высокой — 8,5 ppm, что близко к теоретическому пределу инструментов космического аппарата.

Чтобы подтвердить открытие, команда, в которую вошли Chelsea X. Huang и Shishir Dholakia, провела тщательный анализ для исключения «ложноположительных результатов», таких как фоновые затменные двойные системы или инструментальные сбои. Сопоставив фотометрию K2 с историческими снимками, архивными данными о лучевых скоростях и астрометрией, исследователи пришли к выводу, что сигнал имел астрофизическую природу и исходил от целевой звезды. «Наш анализ убедительно указывает на то, что событие было астрофизическим, произошло на целевом объекте и лучше всего объясняется прохождением кандидата в планеты», — отметили авторы в своем отчете.

Определение кандидата по одиночному транзиту

Транзитный метод основан на прохождении планеты между ее родительской звездой и наблюдателем, что вызывает временное падение видимой яркости звезды. Хотя автоматизированные системы отлично находят планеты с короткими орбитальными периодами, которые совершают транзит многократно, они часто пропускают одиночные события. Обнаружение по одиночному транзиту технически сложно, поскольку оно не дает немедленного значения орбитального периода. Вместо этого исследователи должны оценивать период, основываясь на продолжительности транзита и известных свойствах родительской звезды.

В случае с HD 137010 b десятичасовая продолжительность транзита стала ключевой подсказкой. Учитывая размер и массу родительского K-карлика, транзит такой длительности предполагает широкую орбиту. Если орбита круговая, команда оценивает орбитальный период примерно в 355 дней — что поразительно близко к земному году. Это делает HD 137010 b редким примером долгопериодической планеты, обнаруженной с помощью одиночного события — достижение, которое редко удавалось для кандидатов размером с Землю у солнцеподобных звезд.

Физический профиль: сосед размером с Землю

Физические характеристики HD 137010 b относят ее к исключительной категории экзопланет «земного размера». Исследовательская группа рассчитала радиус, равный 1,06 радиуса Земли, что делает ее почти двойником нашей родной планеты по масштабу. Ее родительская звезда, HD 137010, представляет собой оранжевый карлик, который немного меньше, холоднее и долговечнее нашего Солнца. Звезды этого типа все чаще рассматриваются как идеальные хозяева для потенциально обитаемых миров, поскольку они обеспечивают более стабильную радиационную обстановку на протяжении миллиардов лет.

Оценочное орбитальное расстояние для кандидата составляет примерно 0,88 астрономических единиц (а.е.), что сопоставимо с расстоянием от Земли до Солнца. Поскольку родительская звезда менее яркая, чем Солнце, это расстояние приводит к гораздо более холодной среде, чем на Земле. Данное открытие является важной вехой, так как большинство планет земного размера, обнаруженных текущими миссиями, такими как TESS, вращаются вокруг гораздо меньших M-карликов или имеют экстремально короткие, обжигающие орбитальные периоды.

Оценка обитаемости и температуры

Температура является критическим фактором в определении обитаемости мира. Основываясь на прогнозируемой орбите, HD 137010 b получает поток звездного излучения, составляющий примерно 0,29 от земного. Это помещает планету у внешнего края обитаемой зоны звезды — области, где на поверхности планеты теоретически может существовать жидкая вода. В зависимости от состава атмосферы, HD 137010 b может быть «прохладной» Землей или, возможно, больше походить на умеренную версию Марса.

Хотя исследователи предупреждают, что точный орбитальный период остается «прогнозируемым» значением из-за природы данных с одиночным транзитом, свойства кандидата тем не менее интригуют. Даже если она находится на холодной окраине обитаемой зоны, она остается одним из немногих кандидатов размером с Землю, вращающихся вокруг солнцеподобной (FGK) звезды, который не является «горячей Землей». Наличие такого мира говорит о том, что данные миссии K2 все еще содержат неиспользованный потенциал для выявления умеренных каменистых сред.

Важность ярких родительских звезд

Одним из наиболее захватывающих аспектов HD 137010 b является яркость ее родительской звезды. При видимой звездной величине V = 10,1, HD 137010 значительно ярче далеких звезд, на которые была нацелена основная миссия Kepler. Яркость — это «валюта» последующих исследований экзопланет; она позволяет проводить высокоточные измерения лучевых скоростей для определения массы планеты и делает возможным будущую характеристику атмосферы с помощью спектроскопии.

Steve B. Howell из NASA Ames Research Center и другие соавторы подчеркивают, что это первый кандидат в планеты земного размера с земным орбитальным периодом, проходящий перед звездой, которая достаточно ярка для проведения существенных последующих исследований. Большинство предыдущих открытий Kepler такого типа слишком тусклые, чтобы современные телескопы могли «взвесить» планеты или изучить их атмосферу. Однако HD 137010 b представляет собой достижимую цель для астрономических инструментов следующего поколения.

Наследие K2 и направления на будущее

Открытие HD 137010 b служит свидетельством наследия космического телескопа Kepler. Даже спустя годы после завершения миссии его данные остаются золотой жилой для открытий в сочетании с современными аналитическими методами и самоотверженностью гражданских ученых. Заполнив пробел между короткопериодическими открытиями TESS и глубоким взором основной миссии Kepler, миссия K2 открыла уникальное окно в популяцию долгопериодических планет земного типа.

Заглядывая в будущее, исследовательская группа предполагает, что будущие миссии, такие как PLATO (Planetary Transits and Oscillations of stars), запуск которой ожидается в 2026 году, будут специально разработаны для поиска большего количества миров, подобных HD 137010 b. А пока HD 137010 b остается приоритетным кандидатом для наземных обсерваторий. Подтверждение ее 355-дневного периода и измерение ее массы станут следующими шагами в понимании того, является ли этот далекий мир действительно подобием Земли или замерзшим реликтом на окраине своей планетной системы.