
Используя частично спектрограф NEID, установленный на 3,5-метровом телескопе WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик Национального научного фонда США, в рамках программы NSF NOIRLab, группа астрономов подтвердила существование экзопланеты Gaia-4b — одной из самых массивных планет, известных на орбите звезды низкой массы. Gaia-4b также является первой планетой, обнаруженной космическим аппаратом Gaia Европейского космического агентства с помощью астрометрического метода.
NEID — это высокоточный спектрограф для измерения лучевых скоростей, который предназначен для измерения чрезвычайно малых колебаний близлежащих звёзд с помощью эффекта лучевых скоростей. Этот эффект возникает из-за взаимной гравитационной силы между планетой и звездой, вокруг которой она вращается, что приводит к очень незначительному смещению положения звезды по мере движения планеты вокруг неё. Благодаря этой мощной функции одна из основных научных целей NEID — подтвердить существование экзопланет, обнаруженных другими миссиями по поиску экзопланет.
NEID финансируется в рамках программы NASA/NSF по исследованию экзопланет (NN-EXPLORE) и установлен на 3,5-метровом телескопе WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO) Национального научного фонда США, в рамках программы NSF NOIRLab.
Одной из миссий, которую NEID дополняет, является космический аппарат Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Благодаря точному мониторингу положения и движения звезд в нашей галактике Gaia производит революцию в нашем понимании многих областей астрофизики. Ожидается, что благодаря своей исключительной точности Gaia сможет обнаруживать тысячи экзопланет, находящихся на орбите вокруг близлежащих звезд.
В отличие от метода лучевых скоростей, используемого NEID, Gaia использует метод, известный как астрометрия, для определения движения звезды. Этот метод заключается в измерении едва заметного движения звезды под воздействием гравитации планеты, находящейся на орбите, путём наблюдения за тем, как звезда движется по сравнению с фоновыми или близлежащими звёздами.
Недавно в рамках последнего выпуска данных Gaia был опубликован список звёзд, которые, по-видимому, движутся так, как будто их притягивает экзопланета, — список Gaia AStrometric Objects of Interest (Gaia-ASOIs). «Однако движение этих звёзд не обязательно связано с планетой», — сказал Гудмундур Стефанссон, доцент Амстердамского университета и ведущий автор статьи. «Вместо этого «звезда» может быть парой звёзд, которые находятся слишком близко друг к другу, чтобы «Gaia» могла распознать их как отдельные объекты. Крошечные смещения в положении, которые кажутся вызванными планетой, на самом деле могут быть результатом почти полного взаимного погашения более значительных смещений в положении двух звёзд».
Чтобы отсеять эти двойные звёзды и найти настоящие планеты, необходимо провести дополнительные наблюдения с помощью спектроскопии. Для этого команда использовала наблюдения NEID и двух других спектрографов: Finder Habitable-zone Planet (HPF) на 10-метровом телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Макдональда в Техасе и спектрограф FIES на 2,6-метровом Северном оптическом телескопе на Ла-Пальме на Канарских островах.
С помощью этих мощных инструментов команда провела дополнительные наблюдения за 28 звёздными системами с планетами-кандидатами, обнаруженными Gaia. Они обнаружили, что из 28 систем-кандидатов 21 была ложным срабатыванием и на самом деле представляла собой двойную звёздную систему — две звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс. Они также подтвердили, что одна система представляет собой звезду, вокруг которой вращается коричневый карлик — объект с массой между массой планет и звёзд, — а другая представляет собой звезду, вокруг которой вращается гигантская планета.
Недавно открытая экзопланета, получившая название Gaia-4b, имеет период обращения 570 дней, массу 12 масс Юпитера и вращается вокруг звезды, масса которой составляет 64% от массы Солнца. Gaia-4b — не только первая планета, обнаруженная Gaia с помощью астрометрического метода, орбитальное решение для которой полностью и независимо подтверждено, но и одна из самых массивных планет, известных своим вращением вокруг звезды с низкой массой.
«Это захватывающее время как для NEID, так и для Gaia», — говорит Джаядев Раджагопал, учёный из NSF NOIRLab и соавтор статьи. «Gaia более чем оправдывает свои обещания по обнаружению планет-спутников звёзд с помощью высокоточной астрометрии, а NEID демонстрирует, что его долгосрочная точность измерения лучевых скоростей позволяет обнаруживать маломассивные планеты вокруг этих звёзд. По мере анализа данных за последний год будет появляться всё больше планет-кандидатов, и эта работа является предвестником будущего, в котором открытия планет и коричневых карликов, сделанные Gaia, должны быть подтверждены или опровергнуты данными NEID».
Помимо обнаружения Gaia-4b и Gaia-5b, авторы впервые представили «частоту ложных срабатываний» в каталоге астрометрических экзопланет Gaia, которая в их выборке составляет от 30 до 80 %. Это подчёркивает важность наземных наблюдений, подобных тем, которые возможны с помощью NEID, для подтверждения планетарных кандидатов в эпоху обнаружения планет Gaia.
Источник: NOIRLab, ЕКА/Gaia/DPAC/М. Маркуссен