Ученые обнаружили шесть инопланетных миров, идеально синхронизированных и вращающихся вокруг своей звезды в идеальной гармонии.

Каждая из шести экзопланет, вращающихся вокруг яркой звезды HD 110067, движется синхронно с соседними экзопланетами, что приводит к редкому явлению, известному как цепочка резонансов. Это позволяет предположить, что система существовала относительно нетронутой с момента ее формирования более миллиарда лет назад и является исключительной скрытой жемчужиной Млечного Пути.

«Мы думаем, что только около одного процента всех систем остаются в резонансе», — говорит астрофизик Рафаэль Люке из Чикагского университета. «Это показывает нам нетронутую конфигурацию планетарной системы, которая сохранилась в целости и сохранности.»

Орбитальные резонансы не являются чем-то необычным и неожиданным. Они возникают, когда два тела, вращающиеся вокруг третьего тела, оказывают друг на друга гравитационное воздействие таким образом, что периоды их обращения совпадают. Не совсем 1:1 — это кажется очень необычным, — но это можно выразить в виде соотношения.

Например, Плутон и Нептун находятся в резонансе друг с другом: Плутон совершает 2 оборота вокруг Солнца на каждые 3 оборота Нептуна; это резонанс 2:3. Некоторые спутники Юпитера также находятся в резонансе друг с другом. На каждую орбиту Ганимеда Европа совершает 2 оборота, а Ио — 4, что соответствует цепочке 1:2:4, известной также как резонанс Лапласа.

Но шесть экзопланетных тел в резонансной цепочке? Это что-то действительно особенное.

Открытие было сделано на орбите оранжевого карлика, расположенного на расстоянии около 100 световых лет от нас в северном созвездии Кома Вероники. В 2020 году телескоп НАСА TESS, занимающийся поиском экзопланет, обнаружил признаки двух орбитальных планет. Одна из них имела орбитальный период 5,642 дня, но орбитальный период другой оставался неизвестным.

Когда два года спустя TESS вновь обратился к этой системе, данные остались путаными. Тогда Люкке и его коллеги использовали космический телескоп Европейского космического агентства Cheops для изучения экзопланет. Они поняли, что полученный ранее орбитальный период был неверным, а данные свидетельствовали о наличии более двух экзопланет. На самом деле им удалось решить три проблемы, и они обнаружили, что они находятся в резонансной цепочке.

После этого все остальное встало на свои места.

«Хеопс дал нам эту резонансную конфигурацию, которая позволила нам предсказать все остальные периоды», — говорит Люке. «Без открытия Хеопса это было бы невозможно».

Всего насчитывается шесть экзопланет с радиусами, в 1,94-2,85 раза превышающими радиус Земли, — категория миров, известная как мини-нептуны. Их орбитальные периоды, начиная с самого внутреннего, составляют 9,11 дня, 13,67 дня, 20,52 дня, 30,79 дня, 41,06 дня и 54,77 дня. Это означает, что пары экзопланет находятся в резонансе 3:2, 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 и 4:3; самый внутренний мир в системе HD 110067 делает шесть оборотов за каждую орбиту самого дальнего.

Таким образом, эта система стала лишь третьей известной системой с шестью экзопланетами в резонансной цепочке.

Считается, что звезда сформировалась более миллиарда лет назад; тот факт, что ее планеты находятся в такой прекрасной гармонии, говорит о том, что она не была нарушена такими воздействиями, как миграция планет, гигантский удар или даже пролетающая мимо звезда. Например, считается, что некоторые планеты Солнечной системы в прошлом мигрировали.

Резонанс действительно легко нарушить. Астрономы выявили ряд систем, орбитальные периоды которых близки к резонансу, но настоящие резонансные цепочки редки и немногочисленны. Таким образом, система HD 110067 является редким сокровищем и представляет собой прекрасную возможность узнать больше об этом удивительном явлении.

«Нынешняя хрупкая конфигурация планетарных орбит HD 110067 исключает возможность каких-либо насильственных событий в миллиарднолетней истории системы, что делает ее редким «ископаемым» для изучения механизмов миграции и свойств протопланетного диска в нетронутой среде». — Исследователи пишут в своей статье.

«Сочетание яркости родительской звезды и предполагаемого наличия расширенных атмосфер у большинства ее планет делает HD 110067 наиболее благоприятной многопланетной субнептунианской системой, наблюдаемой в просвечивающей спектроскопии с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба. HD 110067 дает представление о природе субнептуновых планет и о том, где, как и при каких условиях формируются и выживают резонансные цепочки».