На расстоянии 205 световых лет от нас есть небольшой (массой 0,65 солнечной) относительно старый (возрастом 7,1 миллиарда лет), соответственно, обладающий не слишком высокой металличностью [Fe/H]=-0,23±0,05
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5209.html оранжевый карлик спектрального класса K5V (
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/3951.html), именуемый TOI-178 (178 номер в списке объектов, планировавшихся к изучению телескопом TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) с целью поиска экзопланет транзитным методом (
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/275586.html).
Ну, и, соответственно, под наблюдение TESS она попала - еще в 2018 году. Наблюдения длились с 22 августа по 20 сентября 2018 года - и на кривой блеска звезды обнаружили три транзитных сигнала с периодами 6,55, 9,96 и 10,35 суток.
Всмотритесь в эти цифры. Ничего не смущает?
Расхождение по времени между большими периодами - чуть больше девяти часов. Это как? Обращаясь на столь близких орбитах, планеты должны бы притягивать друг друга куда сильнее, чем гравитация самой звезды. Устойчиво существовать на таких орбитах независимо друг от друга планеты просто не могут.
С другой стороны, для движения двух планет по одной орбите (конфигурация вполне возможна, да и практически тоже - я не буду вспоминать троянские орбиты в Солнечной системе
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/22441.html - напомню лишь планетную систему KOI-730
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/86749.html) расхождение периодов слишком велико.
Пришлось наблюдать дальше.
В сентябре 2019 года вздохнули было с облегчением - наземный транзитный обзор не подтвердил наличие транзита периодом 10,35 суток.
Рано радовались. Через месяц другой транзитный обзор его увидел. Причем весьма наглядно.
Вот тут народ и призадумался... Или каким-то образом нужно придумывать две планеты, которые "мотаются" друг у друга в точках Лагранжа с огромной вариацией периода и при этом сохраняют стабильность орбит - или нет планеты с периодом обращения 10,35 суток - а есть планета с периодом 20,7 суток. А в промежуток через 10,35 часа после ее транзита на диск звезды иногда залезает еще одна, четвертая планета.
Ну, и в результате уже в 2020 году включили непрерывный 285-суточный цикл наблюдения странной системы космическим телескопом с чудесным названием CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite).
И для начала обнаружили в системе еще две планеты - периодами 1,91 и 3,24 суток.
Ну, а потом разобрались со странным периодом 10,35 суток. Оказалось, все правильно - период внешней планеты 20,7 суток. Период более близкой - 9,96 суток. А в промежутке есть еще одна планета с периодом 15,23 суток.
Итого периоды обращения планет в системе - 1,91, 3,24, 6,56, 9,96, 15,23 и 20,7 суток. Если не считать самую внутреннюю, периоды обращения остальных планет образуют чудесную цепочку резонансов 2:4:6:9:12.
Ну, и о самих планетах.
Внутренняя планета TOI-178b – горячая земля
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/10070.html массой 1,5±0,4 земных, радиусом 1,15±0,07 земного (средняя плотность 5400±1900 кг/м³). Орбитальное расстояние 0,0261±0,0008 астрономических единиц (чуть меньше четырех миллионов километров, около 8,6 радиусов родительской звезды), эффективная температура 1040 градусов.
Вторая планета TOI-178c - также железокаменная. Радиус 1,67±0,11 земного, масса 4,8±0,6 земной, средняя плотность 5600±1600 кг/м³. Орбитальное расстояние 0,037±0,001 астрономических единиц (чуть больше 5,5 миллиона километров, 12,2 звездных радиуса), эффективная температура – 873±18 градусов.
Третья планета TOI-178d – суперземля низкой плотности (а может, очень маленький ледяной гигант). Радиус 2,57±0,08 земного, масса - от 2 до 4 земных, средняя плотность, соответственно - 980±330 кг/м³. Орбитальное расстояние 0,059±0,002 астрономических единиц (примерно 8,85 миллиона километров)), эффективная температура – 690±14 градусов.
Четвертая планета TOI-178е имеет радиус 2,21±0,09 земного, массу составляет 3,9±1,2 земной (средняя плотность 2000±800 кг/м³). Орбитальное расстояние 0,0783±0,0024 астрономических единиц (примерно 11,8 миллиона километров), эффективная температура - 600±12 градусов.
Пятая планета TOI-178f еще плотнее третьей и четвертой: масса 7,7±1,7 земной, радиус – 2,29±0,11 земного, средняя плотность 3600±1200 кг/м³. Орбитальное расстояние 0,104±0,003 астрономических единиц (немногим менее пятнадцати с половиной миллионов километров). Эффективная температура - 521±11 градусов.
Шестая планета TOI-178g имеет радиус 2,87±0,14 земного, массу 3,9±1,6 земной, соответственно, плотность - 920±380 кг/м³. Температурный режим по расчетам очень похож на режим Меркурия - эффективная температура планеты составляет 470±10 градусов.
И кроме чудесной цепочки резонансов система обладает еще одной интересной особенностью - она очень плоская. Взаимные наклонения орбит планет не превышают 0.1° (напомню, что в Солнечной системе взаимные наклонения орбит планет составляют несколько градусов).
Ну, а если довериться авторам последнего исследования системы, на этом откровения в системе TOI-178 могут не закончиться - нет никаких оснований считать, что цепочка резонансов обрывается на планете TOI-178g с ее периодом 20.71 суток. Продолжая эту цепочку вовне, предсказывается теоретически возможная из условий формирования системы седьмая планета с возможным орбитальным периодом 28,36, 32,35 или 45 суток (в зависимости от типа резонанса). Увидеть ее транзитным методом невозможно - с учетом угла, под которым мы видим планетную систему, планета с такими орбитальными периодами, если ее наклонение орбиты, также отличается от наклонений остальных планет менее чем на 0,1°, по диску звезды уже проходить не будет. Если ее и удастся обнаружить - то только методом лучевых скоростей
https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/276024.html.