За последние десятилетия наука узнала, что планеты за пределами Солнечной системы, или экзопланеты, — распространенное явление во Вселенной. На сегодняшний день подтверждено существование почти 6,000 экзопланет, и имеются доказательства существования еще тысяч. Большинство из них были обнаружены методом транзита — при этом способе фиксируются изменения в яркости звезды, которые возникают, когда планета проходит перед ней. Однако даже в уже изученных планетных системах могут находиться планеты, которые остались вне поля нашего зрения.
Не все планеты проходят перед своей звездой относительно наблюдателя с Земли, а значит, некоторые могут ускользнуть от методов поиска, основанных на транзите. Другая проблема — шум в данных, который также может скрывать присутствие дополнительных планет. Недавняя работа ученых предлагает новый подход к обнаружению скрытых экзопланет.
Вместо того чтобы анализировать обширные данные на наличие сигналов от экзопланет, исследователи предложили оценивать динамическую структуру известных систем. Этот метод базируется на изучении орбитальной динамики — распределения уже известных планет в системе и возможностей ее стабильности. Системы планет формировались миллиарды лет назад, и их орбиты со временем стабилизировались. Если планеты в системе расположены «плотно», добавление новых планет может вызвать хаотичные изменения в орбитах и даже привести к разрушению системы. Однако если планеты расположены «разреженно», то между ними теоретически могут существовать еще не обнаруженные планеты, не нарушающие стабильности системы.
Чтобы продемонстрировать работу метода, ученые рассмотрели семь планетных систем, открытых спутником TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Эти системы содержат только по две подтвержденные планеты, однако вероятность существования еще нескольких очень высока. Исследователи провели тысячи симуляций для этих систем, добавляя гипотетические планеты и проверяя, сохранялась ли стабильность системы на протяжении миллионов лет.
В результате выяснилось, что для двух из этих семи систем добавление дополнительных планет практически невозможно. Любые новые планеты привели бы к хаосу и нарушению стабильности системы. Но в пяти других системах гипотетическое добавление планет не нарушало бы их стабильности, что указывает на возможность существования скрытых объектов.
Динамическое моделирование позволяет сузить круг систем, которые стоит изучать более пристально, помогая специалистам определить наиболее перспективные цели для дальнейших наблюдений. Это особенно актуально, так как объем данных о космосе увеличивается стремительными темпами, и исследователи нуждаются в эффективных методах для анализа новой информации.
Новый метод может оказаться важным шагом в открытии скрытых экзопланет, которые ускользают от традиционных методов поиска. С его помощью астрономы смогут расширить представления о планетарных системах и приближаться к пониманию устройства Вселенной.
Ранее стало известно, что телескоп «Джеймс Уэбб» снял молодую экзопланету с необычными свойствами.