За допомогою космічного телескопа астрономи по-новому поглянули на систему HR 8799, відкриту близько 15 років тому. Такі тривалі спостереження дозволили вивчити об’єкт в динаміці.
Молода система HR 8799 з навколозоряним диском і планетами в уявленні художника / © Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics
Зірка HR 8799 приблизно в півтора раза масивніша за Сонце і майже в п’ять разів яскравіша. Їй близько 30 мільйонів років, і вона все ще оточена диском сміття та пилу. Але головне – поруч літають чотири планети масою від 5,7 до 9,1 маси Юпітера. Для порівняння: при масі понад 13 мас Юпітера вже запускається термоядерна реакція, і об’єкт потрапляє в категорію коричневих карликів.
У всіх планет системи HR 8799 радіус трохи більше, ніж у нашого газового гіганта (1,2 радіуса Юпітера). І літають вони на відстані від 16 до 71 астрономічної одиниці від зірки з орбітальним періодом 45-460 земних років. Сама система знаходиться приблизно в 133 світлових роках від Землі.
Астрономам рідко зустрічаються великі планети, радіус орбіти яких понад п’ять астрономічних одиниць, а тут їх відразу кілька. Спостереження протягом вже 15 років дають вченим можливість вивчити молоду систему в динаміці, а за допомогою телескопа «Джеймс Вебб» — ще й у високому дозволі і середньому інфрачервоному діапазоні. Саме на цьому зробили акцент автори нового дослідження, яке буде опубліковано в журналі Astronomy & Astrophysics.
Один зі знімків чотирьох планет системи HR 8799. Знімок зроблений інструментом MIRI космічного телескопа “Джеймс Вебб” / © Boccaletti et al. 2023
Як відзначили вчені у своїй роботі, “середній інфрачервоний діапазон критично важливий для того, щоб накласти незалежні обмеження на оцінку яскравості, температури і радіусу планет”.
Завдяки даним інструменту MIRI телескопа “Джеймс Вебб”, який спостерігав за системою в листопаді 2022 року, астрономи остаточно переконалися, що жодна з планет не є коричневим карликом, хоча такі сумніви були. Їх температура – від 900 до 1300 кельвінів, причому найдальша планета HR 8799 B виявилася тьмянішою і холоднішою, ніж вважалося. В атмосферах вдалося засікти H2O і CO, а ось наявність метану — обов’язкової ознаки коричневих карликів — виявилося спірним.
Також нарешті вийшло побачити навколозоряний диск, який примітний поділом на два пояси. Звучали версії, ніби такий поділ спровокувала п’ята планета, але спостереження «Джеймс Вебб» показали, що ця п’ята «планета» — далека галактика.
Як показала практика, режим коронографа у інструменту MIRI виявився настільки чутливим, що астрономам складно розібратися в результатах спостережень. Але автори дослідження впевнені: ці проблеми можна вирішити калібруванням інструменту і розробкою методів «очищення» одержуваних даних від шуму і фонових об’єктів.