Астрономы зафиксировали уникальную планетарную систему с меняющимися орбитами

Международная группа астрономов представила исследование системы TOI-201, где впервые удалось зафиксировать изменение орбитальной конфигурации в реальном времени. Наблюдения велись четыре года с применением четырех телескопических методов: измерения гравитационных колебаний звезды, изучения падений ее яркости при микрозатмениях, отслеживания сдвигов орбитальных циклов и компьютерного моделирования. Центром системы является звезда, немного крупнее и горячее Солнца.

Структура системы TOI-201

Вокруг звезды обращаются три основных тела. Ближе всех расположена суперземля с радиусом в 1.5 раза больше земного, совершающая оборот за 6 дней. Ее масса оценивается примерно в шесть масс Земли, а близость к звезде исключает возможность существования жидкой воды. На средней дистанции движется теплый газовый гигант массой 164 земные, завершающий орбитальный круг за 53 дня.

Внешним объектом системы оказался коричневый карлик массой в 15 раз превышающей Юпитер. Это пограничный объект между планетами и тусклыми звездами без ядерных реакций. Он движется по вытянутой орбите с периодом 2890 дней, приближаясь к звезде ближе марсианской дистанции и удаляясь дальше орбиты Юпитера.

Механизм орбитальных изменений

Компьютерные симуляции выявили, что орбиты трех тел не лежат в одной плоскости, а расходятся под углами от 13° до 41°. Такой сильный наклон вызван гравитационным влиянием гипотетической массивной звезды за пределами системы, которую еще предстоит обнаружить оптическими телескопами. Из-за этого перекоса гравитация массивного коричневого карлика начала раскачивать орбиты внутренних планет.

Процесс раскачивания напоминает движение крутящегося волчка и приводит к постепенному смещению траекторий объектов относительно луча зрения с Земли. Через 200 лет путь суперземли отклонится настолько, что планета будет пролетать строго выше или ниже звездного диска, что сделает невозможным наблюдение ее транзитов. Позже по той же причине исчезнут из вида газовый гигант и сам карлик.

Астрономы подчеркивают, что процесс раскачивания орбит носит циклический характер. Транзиты всех трех объектов снова станут видимыми для наблюдений только через 10 000 лет. Следующий пролет коричневого карлика ожидается 26 марта 2031 года, что предоставит обсерваториям новые данные в режиме реального времени.

Открытие системы TOI-201 обновляет теоретические представления о формировании планетарных систем. Традиционные модели предполагали вращение планет строго в одной плоскости по аналогии с изначальным газопылевым диском. Новые данные демонстрируют, что длительные гравитационные взаимодействия могут разрушать этот порядок, создавая сложные динамические конфигурации.

Это исследование показывает, что орбитальная стабильность не является универсальным правилом для всех планетарных систем. Наблюдаемые изменения происходят в масштабах человеческой жизни, что предоставляет уникальную возможность изучения динамических процессов, которые обычно занимают миллионы лет.