Расположенная примерно в 129 световых годах от Земли в направлении созвездия Пегаса, относительно молодая звездная система HR 8799. Начиная с 2008 года в этой системе были обнаружены четыре орбитальные экзопланеты, которые - наряду с экзопланетой Формалхаут b - были первыми подтверждено с использованием техники прямой визуализации. И со временем астроном пришел к выводу, что эти четыре планеты находятся в резонансе друг с другом.
В этом случае четыре планеты вращаются вокруг своей звезды с резонансом 1: 2: 4: 8, что означает, что орбитальный период каждой планеты находится почти в точном соотношении с остальными в системе. Это относительно уникальное явление, которое вдохновило Джейсона Вана - аспиранта из отделения Беркли, созданного при поддержке НАСА Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), - создать видео, иллюстрирующее их орбитальный танец.
Используя изображения, полученные W.M. Обсерватория Кека за семилетний период на видео Вана дает представление об этих четырех экзопланетах в движении. Как вы можете видеть ниже, центральная звезда затемнена, чтобы можно было увидеть свет, отражающийся от ее планет. И хотя он не показывает планет, завершающих полный орбитальный период (который займет десятилетия и даже столетия), он прекрасно иллюстрирует резонанс, который существует между четырьмя планетами звезды.
Как сказал Джейсон Ван по электронной почте Space Magazine:
«Данные были получены в течение 7 лет с одного из 10-метровых телескопов Кека группой астрономов (Кристиан Маруа, Куинн Конопаки, Брюс Макинтош, Трэвис Барман и Бен Цукерман). Кристиан сократил каждую из 7 эпох данных до 7 кадров данных. Затем я сделал фильм, используя интерполяцию движения, чтобы интерполировать эти 7 кадров в 100 кадров, чтобы получить плавное видео, чтобы оно не было прерывистым (как если бы мы могли наблюдать их каждый месяц с Земли) ».
Изображения четырех экзопланет были первоначально сделаны доктором Кристианом Маруа из Национального исследовательского совета Канадского института астрофизики им. Герцберга. В 2008 году Маруа и его коллеги обнаружили первые три планеты HR 8799 - HR 8799 b, c и d - с использованием техники прямого изображения. Примерно в то же время команда из Калифорнийского университета в Беркли объявила об открытии Fomalhaut b, также используя прямую визуализацию.
Все эти планеты были определены как газовые гиганты одинакового размера и массы, в 1,2-1,3 раза больше Юпитера и в 7-10 раз больше его массы. На момент их открытия HR 8799d считался ближайшей планетой к своей звезде на расстоянии около 27 астрономических единиц (AU) - в то время как две другие орбиты находились на расстоянии около 42 и 68 AU соответственно.
Только после этого команда поняла, что планеты уже наблюдались в 1998 году. В то время ближняя инфракрасная камера космического телескопа Хаббла и многообъектный спектрометр (NICMOS) получали свет от системы, которая указала на присутствие планет. Однако это не было ясно до тех пор, пока не была установлена новая технология обработки изображений. Следовательно, «предварительное открытие» осталось незамеченным.
Дальнейшие наблюдения в 2009 и 2010 годах выявили существование четвертой планеты - HR 8799 e - которая имела орбиту, помещающую ее в другие три. Тем не менее, эта планета в пятнадцать раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, что приводит к периоду обращения около 18 000 дней (49 лет). Другим требуется около 112, 225 и 450 лет (соответственно), чтобы завершить орбиту HR 8799.
В конце концов, Ван решил снять видео (которое было не первым), чтобы показать, насколько захватывающим может быть поиск экзопланет. Как он выразился:
«Я написал этот алгоритм интерполяции движения для другой системы экзопланет, Beta Pictoris b, где мы видим одну планету на краевой орбите, похожую на то, что она погружается в свою звезду (на самом деле она просто кружит перед ней). Мы хотели сделать то же самое для HR 8799, чтобы воплотить эту систему в жизнь и поделиться своим восторгом от непосредственного изображения экзопланет. Я думаю, что это удивительно, что у нас есть технология, позволяющая наблюдать, как другие миры вращаются вокруг других звезд ».
Кроме того, видео привлекает внимание к звездной системе, которая предоставляет уникальные возможности для исследования экзопланет. Поскольку HR 8799 была первой многопланетной системой, которая была непосредственно отображена, это означает, что астрономы могут непосредственно наблюдать орбиты четырех планет, наблюдать их динамические взаимодействия и определять, как они пришли к своей современной конфигурации.
Астрономы также смогут взять спектры атмосфер этих планет, чтобы изучить их состав, и сравнить их с газовыми гигантами нашей собственной Солнечной системы. А поскольку система действительно довольно молодая (всего 40 миллионов лет), она может многое рассказать нам о процессе формирования планет. Наконец, что не менее важно, их широкие орбиты (необходимость, учитывая их размер) могут означать, что система менее стабильна.
В будущем, по словам Вана, астрономы будут следить за тем, не изгонятся ли из системы какие-либо планеты. Я не знаю как вы, но я бы посоветовал вам посмотреть видео, которое иллюстрирует, как один из газовых гигантов HR 8799 выгружается из своей системы!
