Открыта третья планета в системе звезды Бета Живописца

В системе звезды Бета Живописца (Beta Pictoris или Beta Pic a) открыта третья планета, получившая обозначение Beta Pic d. Открытие было сделано с помощью инфракрасного спектрографа NIRSpec на борту космического телескопа им. Джеймса Уэбба (JWST, NASA).

Бета Живописца, которая отдалена от Земли примерно на 63 световых года, хорошо известна благодаря двум особенностям. Во-первых, это одна из немногих экзопланетных систем, у которой удалось получить прямые изображения планет. Во-вторых, вокруг звезды был обнаружен протопланетный диск, который остался от формировавшейся (и, видимо, формирующейся) планетной системы.

Особенности этого диска, наличие в нём «щелей» и неоднородностей говорили о том, что, вероятно, у звезды есть и другие планеты, кроме двух известных к настоящему времени — Beta Pic b и Beta Pic с. Однако несмотря на это найти третью планету удалось в некотором смысле почти случайно.

Подробнее об открытии рассказала научный сотрудник лаборатории планетной астрономии отдела физики планет Института космических исследований РАН кандидат физико-математических наук Владислава Ананьева:

«JWST проводил съёмку окрестностей звезды бета Живописца с помощью спектрографа NIRSpec в режиме интегрального поля (IFU) — это означает, что для участка неба размерами 3×3 угловые секунды высококачественный спектр строился для каждой точки изображения, для каждого пикселя.

Тут следует иметь в виду, что родительская звезда очень яркая — в сотни тысяч раз ярче своих планет. Чтобы выявить слабые источники в её окрестностях, из спектра каждой точки изображения спектр звезды вычитался, и далее рассматривались только те участки спектра, где находились сильные линии угарного газа и водяного пара. В горячей фотосфере звезды Бета Живописца угарного газа и водяного пара нет, зато они есть в атмосферах планет-гигантов. Фактически, задача выглядела так: „найти на изображении источники света, в спектре которых есть линии поглощения угарного газа и водяного пара“.

Исследователи ожидали увидеть только один такой источник — уже известную планету-гигант бета Живописца b. Но нашли два: планету b и планету d.

Изображение двух планет, обращающихся вокруг звезды Бета Живописца: Beta pic b и Beta Pic d, полученное с помощью данных прибора NIRSpec космического телескопа им. Джеймса Уэбба (JWST, NASA)

Наличие рядом со звездой слабого источника, в спектре которого есть линии угарного газа и водяного пара, ещё не гарантирует наличия планеты. Такие же линии есть в спектрах коричневых карликов, которые могут находиться очень далеко от исследуемой системы. Чтобы убедиться, что новый объект физически связан с системой звезды Бета Живописца, нужно было убедиться, что он находится от нас примерно на том же расстоянии и движется со звездой примерно в том же направлении. Для этого систему пронаблюдали ещё раз спустя четыре месяца — 21 и 29 марта 2026 года. Положение кандидата относительно звезды не изменилось, их лучевые скорости также оказались близкими. Вероятность случайной проекции на окрестности Бета Живописца какого-нибудь далёкого коричневого карлика — всего 1 к 10 миллионам, так что перед нами действительно планета, вращающаяся вокруг этой звезды.

Более точно определить параметры новой планеты помогли новые и архивные наблюдения, полученные на одном из крупнейших наземных телескопов — VLT Европейской Южной обсерватории. Изображения окрестностей Бета Живописца были получены с помощью угловой дифференциальной съемки (ADI), позволяющей подавлять свет яркой звезды и выявлять слабые источники в её окрестностях. Планету d обнаружили на инфракрасных снимках, полученных в 2023, 2020, 2019 и 2014 годах. Архивные наблюдения достоверно подтвердили принадлежность планеты d системе звезды Бета Живописца.

После совместного анализа всех полученных данных, складывается следующая картина. Орбита планеты d лежит примерно в той же плоскости, что и орбиты планет b и c, но является внешней по отношению к ним. Большая полуось орбиты оценивается в 26,0 +2,2/-6,1 а.е., эксцентриситет не превышает 0,44, орбитальный период достигает 91 +18/-27 года. Масса планеты оценивается в 2,4 ± 0,6 масс Юпитера, радиус — в 1,26 ± 0,03 радиусов Юпитера, эффективная температура — в 600 +45/-60 кельвинов . На сегодняшний день это самая прохладная планета из доступных наземным инструментам, хотя JWST может вести прямую съёмку и планет-гигантов комнатной температуры (250–300 К).

В атмосфере планеты d, помимо угарного газа и водяного пара, присутствуют метан и углекислый газ. Дальнейшие наблюдения помогут уточнить её массу и орбитальные параметры».

Источник: ИКИ РАН.