Планета Эйнштейна выдала себя троекратно

В поисках планет, вращающихся рядом с другими звездами, астрономы пытаются искать и новые способы их обнаружения. Для этого они выискивают тончайшие эффекты, которыми планеты воздействуют на поведение своих родительских звезд. Сегодня самый результативный способ открытия экзопланет — метод лучевых скоростей, основанный на слежении за малейшими колебаниями звезд в такт их вращению вокруг общего центра масс. При этом больше всего кандидатов в экзопланеты дает метод транзитов — поиск в кривых блеска звезд периодических провалов, связанных с прохождением планет по звездным дискам.

Остальные методы, которые также приносят кое-какие результаты, все же не так результативны, и опираются они на более тонкие эффекты, выдающие наличие планет. К ним можно отнести гравитационное линзирование, которым экзопланеты выдают себя, или их гравитационное воздействие на другие, уже открытые планеты.

Новый способ, предложенный учеными Университета Тель-Авива и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США), опирается на куда менее уловимые эффекты, в том числе вытекающие из Специальной теории относительности Эйнштейна. По сложности его можно сравнить с задачей определения количества пассажиров в поезде по характеру его колебаний на неровностях пути.

«Мы ищем едва заметные эффекты. Нам требуется сверхточное определение яркости звезд с погрешностью в одну миллионную», — поясняет Дэвид Лэтам, соавтор открытия, принятого к публикации в журнале The Astrophysical Journal.

Планета Kepler-76b, найденная благодаря данным с телескопа Kepler, ищущего экзопланеты методом транзитов, была найдена не методом транзитов, а новым методом, предложенным астрономом Ави Лёбом и его коллегой Скоттом Гауди, опирающимся стразу на три эффекта.

Первый — релятивистское уярчение или релятивистская аберрация света, заключающаяся в слабом увеличении яркости объекта, приближающегося к Земле и ослаблении света при движении от нас. «Впервые этот аспект эйнштейновской теории относительности пригодился в открытии планеты», — говорит соавтор работы Цеви Мазех из Университета Тель-Авива.

Второй эффект, который искали ученые, — вытягивание звезды из-за гравитационного притяжения планеты и обретение ею формы дыни. Обращаясь к нам «острой» стороной, звезда выглядит тусклее, а поворачиваясь, становится ярче.

Третий эффект связан с тем, что свет самой планеты дает небольшую добавку в общую кривую блеска. Применив особый математический алгоритм BEER (BEaming, Ellipsoidal, and Reflection/emission), призванный искать эти три эффекта, к кривым блеска нескольких звезд, полученным телескопом Kepler и обсерваторией CoRoT, ученые обнаружили планету Kepler-76b, вращающуюся вокруг звезды спектрального класса F в 2 тыс. световых годах от Земли в созвездии Лебедя. То, что обнаружена действительно планета, позднее было проверено методом лучевых скоростей на наземном телескопе в обсерватории в Аризоне.

«Планета Эйнштейна», как назвали ее ученые, является газовым гигантом, она обращается вокруг звезды всего за 1,5 дня. Планета на четверть превосходит Юпитер в размерах и в два раза тяжелее него.

Ученые выяснили, что этот «горячий Юпитер» из-за мощных приливов навсегда повернут одной стороной к своему солнцу, температура на вечно дневной поверхности составляет около 2 тыс. градусов Цельсия. Ученые рассчитали, что благодаря мощному нагреву со стороны звезды на планете дуют мощные потоки газа, которые переносят тепло с дневной стороны. Из-за этого самая горячая точка не та, что находится ровно «под звездой», а точка, смещенная на 17 тыс. километров от нее.

Хотя новый метод не в состоянии помочь в обнаружении землеподобных планет, он дает астрономам новые возможности. В отличие от метода лучевых скоростей он не требует получения спектра звезды, а в отличие от метода транзитов, не использует затмения звезд планетами. «Каждый способ охоты за планетами имеет свои сильные и слабые стороны. И каждая новая техника позволяет нам искать планеты в новых режимах», — уверен Лёб.