Отслеживать экзопланеты с помощью методов орбитальной механики непросто. Множество переменных может влиять на то, как планета движется вокруг своей звезды, и определение того, какие из них влияют на ту или иную экзопланету, требует большого объема данных и моделирования.
Недавняя статья исследователей во главе с Кавией Партасарати (Kaviya Parthasarathy) из Национального университета Цинхуа на Тайване, опубликованная в журнале New Astronomy, пытается прорваться сквозь шум и определить, что является причиной изменений во времени прохождения HAT-P-12b, более известных как Пули.
Пули - это экзопланета "южнее Сатурна", которая вращается вокруг звезды HAT-P-12, также известной как Комондор. И звезда, и ее планета названы в честь пород собак, поскольку они находятся в созвездии Венерианских псов и находятся на расстоянии около 463 световых лет от Земли. Ни в звезде, ни в планете нет ничего особенного, за исключением того, что о них было собрано много данных.
В статье проанализированы 46 кривых блеска, наблюдаемых при прохождении Пули перед Комондором. Некоторые из них были опубликованы ранее, в то время как другие, включая наземные наблюдения и некоторые новые данные со спутника Transiting Exoplanet Survey, никогда ранее не анализировались.
Наиболее заметной особенностью транзитов Пули была их изменчивость. Эта особенность, известная в литературе как вариации времени прохождения, была довольно значительной и достигала "амплитуды" в 156 секунд, что означало, что планета иногда проходила перед звездой либо на две минуты раньше, либо на две минуты позже, чем ожидалось, учитывая "обычный" период обращения. Это может показаться незначительным, но орбитальная механика очень точна, так что такие значительные колебания определенно были признаком чего-то еще, влияющего на орбиту Пули.
Чтобы выяснить, что именно, исследователи прибегли к статистическому анализу. Они попробовали четыре различные орбитальные модели, чтобы определить, какая из них лучше. Сначала они рассмотрели "линейную" модель, представляющую идеально периодический транзит. Учитывая изменчивость времени прохождения, эта модель плохо соответствовала полученным данным.
Модель распада орбиты, которая показывает, замедляется ли вращение планеты из-за притяжения к звезде-хозяину, также не очень хорошо подходит. Она отражает медленный, но устойчивый темп изменений, при котором время прохождения планет последовательно менялось в одном направлении в ходе наблюдений.
Другая модель, апсидальная, пыталась понять, что произойдет со слегка эксцентричной орбитой, что может отразиться на разных временах начала и окончания прохождения Пули. Эта модель подходила лучше, чем две другие, но не наилучшим образом соответствовала полученным данным.
Это название относится к синусоидальной модели, представляющей гравитационное влияние другой планеты на транзиты Пули. Эта модель зафиксировала периодический сигнал в TTVS, который был преобразован в планету-компаньон с периодом обращения 6,24 орбитальных дня и массой, примерно на 2% превышающей размер Юпитера. На выходе синусоидальной модели амплитуда TTV составила 2,6 минуты, что почти соответствует тому, что было на самом деле.
Чтобы исключить другие факторы, авторы рассмотрели механизм Эпплгейта, согласно которому изменения в самой звезде могут повлиять на измерения TTV. Этот механизм включает в себя такие факторы, как магнитная активность звезды или изменение ее "сплюснутости", или того, насколько сильно она выпирает в центре, что может существенно повлиять на время обращения транзитной экзопланеты. Однако прогнозируемая амплитуда этого эффекта составила всего около 0,4 секунды, что недостаточно для объяснения более чем двухминутного отклонения, обнаруженного в данных.
К счастью, на Комондоре было собрано достаточно данных, чтобы авторы смогли совершить такое глубокое погружение и обнаружить потенциальную новую планету — не каждой экзопланетной системе так везет. Но по мере того, как мы начинаем собирать больше данных о системах с экзопланетами, в них, несомненно, будут скрываться невидимые планеты-компаньоны. Чем больше мы сможем провести анализ, описанный в статье, тем больше вероятность того, что мы их найдем.
