Изображение предоставлено NASA
Команда астрономов взвесила группу планет, вращающихся вокруг пульсара, точно измеряя их орбиты. Что необычно, так это то, что расстояние между планетами почти точно совпадает с расстоянием между Меркурием, Венерой и Землей, что делает эту причудливую систему максимально похожей на нашу собственную открытую Солнечную систему. Пульсар, 1257 + 12, был обнаружен 13 лет назад с помощью радиотелескопа Аресибо.
По словам группы астрономов из Калифорнийского технологического института и Университета штата Пенсильвания, впервые планеты, вращающиеся вокруг пульсара, были «взвешены» путем точного измерения изменений во времени, которое требуется им для завершения орбиты.
Выступая на летней встрече Американского астрономического общества, докторской исследователь Калифорнийского технологического института Мачей Конацкий и профессор астрономии штата Пенсильвания Алекс Вольшан объявили сегодня, что массы двух из трех известных планет, вращающихся вокруг быстро вращающегося пульсара на расстоянии 1500 световых лет от Земли в созвездии Девы, были успешно измерено. Планеты в 4,3 и 3,0 раза больше массы Земли с ошибкой в 5 процентов.
Две измеренные планеты находятся почти в одной орбитальной плоскости. Если третья планета является копланарной с двумя другими, это примерно вдвое больше массы Луны. Эти результаты предоставляют убедительные доказательства того, что планеты, должно быть, эволюционировали из диска материи, окружающей пульсар, способом, подобным тому, который предусмотрен для планет вокруг звезд, похожих на солнце, утверждают исследователи.
Три планеты-пульсара, чьи орбиты расположены почти в точной пропорции к расстояниям между Меркурием, Венерой и Землей, составляют планетную систему, которая поразительно похожа на внутреннюю солнечную систему. Они явно являются предшественниками любых планет, подобных Земле, которые могут быть обнаружены вокруг близких к солнцу звезд с помощью будущих космических интерферометров, таких как Миссия космической интерферометрии или Искатель земных планет.
«Удивительно, что планетная система вокруг пульсара 1257 + 12 напоминает нашу собственную солнечную систему больше, чем любая внесолнечная планетная система, обнаруженная вокруг солнечной звезды», - сказал Конаки. «Это говорит о том, что формирование планет является более универсальным, чем предполагалось».
Первые планеты, вращающиеся вокруг звезды, отличной от Солнца, были обнаружены Вольшаном и Фрейлем вокруг старой быстро вращающейся нейтронной звезды PSR B1257 + 12 во время большого поиска пульсаров, проведенного в 1990 году с помощью гигантского 305-метрового радиотелескопа Аресибо. Нейтронные звезды часто наблюдаются как радиопульсары, потому что они проявляют себя как источники высокопериодических импульсных всплесков радиоизлучения. Это чрезвычайно компактные и плотные остатки от взрывов сверхновых, которые отмечают гибель массивных нормальных звезд.
Изысканная точность миллисекундных пульсаров дает уникальную возможность поиска планет и даже больших астероидов, вращающихся вокруг пульсара. Этот подход «синхронизации с пульсаром» аналогичен общеизвестному эффекту Доплера, который успешно используется оптическими астрономами для идентификации планет вокруг соседних звезд. По существу, орбитальный объект вызывает рефлекторное движение пульсара, что приводит к нарушению времени прихода импульсов. Однако, так же как и доплеровский метод, метод синхронизации пульсаров чувствителен к движениям звезд вдоль линии визирования, синхронизация пульсаров может обнаруживать только изменения времени прихода импульсов, вызванные колебанием пульсара вдоль той же линии. Следствием этого ограничения является то, что можно измерить только проекцию движения планеты на линию обзора и не может определить истинный размер орбиты.
Вскоре после открытия планет вокруг PSR 1257 + 12 астрономы поняли, что более тяжелые два должны взаимодействовать гравитационно измеримым образом из-за соизмеримости почти 3: 2 их 66,5- и 98,2-дневных орбитальных периодов. Поскольку величина и точная картина возмущений, возникающих в результате этого условия, близкого к резонансу, зависят от взаимной ориентации планетарных орбит и от массы планет, в принципе можно извлечь эту информацию из точных временных наблюдений.
Вольшан продемонстрировал осуществимость этого подхода в 1994 году, продемонстрировав наличие предсказанного эффекта возмущения во времени пульсара планеты. Фактически это было первое наблюдение такого эффекта за пределами Солнечной системы, в котором обычно наблюдаются резонансы между планетами и планетными спутниками. В последние годы астрономы также обнаружили примеры гравитационных взаимодействий между гигантскими планетами вокруг нормальных звезд.
Konacki и Wolszczan применили технику резонансного взаимодействия к временным наблюдениям PSR B1257 + 12 с микросекундной точностью, выполненным в период с 1990 по 2003 год на гигантском радиотелескопе Arecibo. В статье, опубликованной в «Astrophysical Journal Letters», они демонстрируют, что сигнатура планетного возмущения, обнаруживаемая в данных синхронизации, достаточно велика, чтобы получить удивительно точные оценки масс двух планет, вращающихся вокруг пульсара.
Измерения, выполненные Конацким и Вольшаном, исключают возможность того, что планеты пульсаров намного массивнее, что было бы в случае, если их орбиты были бы ориентированы более «лицом» по отношению к небу. Фактически, эти результаты представляют собой первую однозначную идентификацию планет размером с Землю, созданных из протопланетного диска за пределами Солнечной системы.
Вольшан сказал: «Это открытие и поразительное сходство внешнего вида пульсарной системы с внутренней солнечной системой обеспечивают важный ориентир для планирования будущих поисков планет земного типа вокруг соседних звезд».
Первоначальный источник: Caltech News Release
