В обзоре были показаны шесть планет и три коричневых карлика, вращающихся вокруг этих 300 звезд, и предложены новые подробности о планетах, подобных Юпитеру, которые могут повлиять на теории о том, как Земля сформировалась и стала пригодной для жизни.
«За последние двадцать лет астрономы открыли все эти солнечные системы, которые действительно отличаются от нашей, – сказал Брюс Макинтош, профессор физики Стэнфордской школы гуманитарных и естественных наук. "Вопрос, который мы хотим понять, в конечном счете, заключается в следующем: существуют ли там живые, похожие на Землю планеты?? И один из способов ответить на этот вопрос – понять, как формируются другие солнечные системы."
В отличие от других методов охоты за планетами, которые основаны на поиске признаков планеты, таких как влияние ее гравитации на родительскую звезду, а не на саму планету, Gemini Planet Imager делает прямые снимки, выбирая слабую планету из сияние звезды в миллион раз ярче.
«Планеты-гиганты в нашей солнечной системе живут на расстоянии от пяти до 30 раз превышающем орбитальное расстояние Земли, и впервые мы исследуем подобную область вокруг других звезд», – сказал Эрик Нильсен, научный сотрудник Института астрофизики элементарных частиц Кавли. и космологии и ведущий автор статьи. "Довольно интересно иметь возможность приступить к составлению переписи планет больше Юпитера во внешних солнечных системах некоторых из наших соседних звезд."
Может быть особая система
Большинство других методов исследуют внутренние части солнечных систем. Но Gemini Planet Imager специально фокусируется на больших, молодых и удаленных от звезды, вокруг которой они вращаются, экзопланетах.
В нашей солнечной системе внешние части являются домом для планет-гигантов. Gemini Planet Imager помогает исследователям лучше понять, есть ли в других солнечных системах такие планеты, как Юпитер. Однако, хотя Gemini Planet Imager является одним из самых чувствительных устройств для визуализации планет, все еще есть объекты, которые ускользают от него, и планеты, которые эта команда может в настоящее время видеть, более чем вдвое превышают массу Юпитера.
В первой половине исследования Gemini Planet Imager обнаружил меньше экзопланет, чем ожидали исследователи.
Тем не менее, экзопланеты, которые они видели, способствовали одному из их самых сильных результатов: каждая из шести планет вращалась вокруг большой яркой звезды – несмотря на то, что планеты легче увидеть вблизи слабых звезд. Это убедительно показывает, что планеты-гиганты с широким кругом вращения чаще встречаются вокруг звезд с большой массой, по крайней мере 1.В 5 раз массивнее солнца.
Между тем, среди звезд, подобных Солнцу, более крупные кузены Юпитера встречаются гораздо реже, чем маленькие планеты, обнаруженные рядом с их звездой такими миссиями, как Кеплер НАСА.
«Учитывая то, что мы и другие исследования видели до сих пор, наша солнечная система не похожа на другие солнечные системы», – сказал Макинтош. "У нас не так много планет, расположенных так близко к Солнцу, как к их звездам, и теперь у нас есть предварительные доказательства того, что еще один способ, которым мы могли бы быть редкими, – это наличие таких планет с Юпитером и выше."
Хотя точные экзопланеты, эквивалентные Юпитеру, выходят за рамки их инструментов, отсутствие даже намека на что-то вроде Юпитера вокруг этих 300 звезд оставляет возможность того, что наш Юпитер – особенный.
Еще один результат первой половины обзора заключается в том, что коричневые карлики – объекты больше, чем планеты, но меньше звезд, – очень сильно отличаются от планет.
Это может указывать на другой механизм образования для этого класса объектов, предполагая, что коричневые карлики больше похожи на несостоявшиеся звезды, чем на сверхразмерные планеты.
В сочетании с другими методами эта статья определяет расстояние от звезды, на котором количество планет-гигантов изменяется от увеличения к уменьшению – примерно от пяти до 10 астрономических единиц (одна астрономическая единица – это расстояние от Солнца до Земли).
«Область в середине может быть местом, где вы, скорее всего, найдете планеты больше Юпитера вокруг других звезд, – добавил Нильсен, – что очень интересно, поскольку именно здесь мы видим Юпитер и Сатурн в нашей солнечной системе."
Все три основных открытия подтверждают гипотезу о том, что планеты-гиганты, вероятно, образуются «снизу вверх» путем накопления частиц вокруг твердого ядра, тогда как коричневые карлики, вероятно, образуются «сверху вниз» в результате огромной гравитационной нестабильности в диске из газа и пыли. из которой развивается солнечная система.
Пробираясь на Землю
Обзор экзопланет Gemini Planet Imager (GPIES) обнаружил 531-ю и последнюю новую звезду в январе 2019 года. Команда Gemini Planet Imager сейчас работает над тем, чтобы сделать прибор более чувствительным к меньшим и более холодным экзопланетам, которые вращаются ближе к своим солнцам. Между тем обзоры, способные косвенно наблюдать за этими экзопланетами, увеличивают их чувствительность.
В недалеком будущем эти двое должны собраться в уголках космоса, где солнечная система, подобная нашей, все еще может скрываться. Какой бы прибор ни был первым, способным непосредственно наблюдать за земным миром, Макинтош воображает, что он будет, по крайней мере частично, потомком Gemini Planet Imager.
"Прямо сейчас мы видим эти планеты как нечеткие красные капли. Когда-нибудь это будет нечеткая синяя капля.
И эта маленькая, крошечная, нечеткая синяя капля будет Землей, – сказал Макинтош. "Чтобы добраться до Земли, потребуется космическая миссия, которая, вероятно, займет около 20 лет. Но когда он летит, он будет использовать спектрограф, подобный тому, который мы построили, и деформируемые зеркала, такие как то, что у нас есть, и программное обеспечение со строками кода, которые мы написали."
В ближайшее время члены команды GPIES планируют опубликовать дополнительные результаты обзора, включая собранную ими информацию об атмосферах экзопланет, которые они видели, и завершить анализ данных, полученных во второй половине обзора.
«Четыре с половиной года назад я помог сделать первые снимки планеты GPIES, – сказал Роберт Де Роса, научный сотрудник Института астрофизики элементарных частиц и космологии им.
Кавли и соавтор статьи, который провел много ночей, наблюдая с помощью Gemini Planet Imager в Чили и удаленно из Стэнфорда. "Горько-сладко видеть, что он подходит к концу."
Среди других соавторов Стэнфордского университета – аспирант Жан-Батист Руффио, бывшие научные сотрудники докторантуры Джеффри Чилкот, Ванесса Бейли, Кейт Фоллетт и Ян Чекала, а также исследователь физических наук Мелиса Таллис. Другие соавторы из 40 организаций по всему миру.
Это исследование финансировалось Национальным научным фондом, Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады, Национальным исследовательским советом Канады, Fonds de Recherche du Quebec, Фондом Хейзинга-Саймонса, Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса. , и Центр экзопланет и обитаемых миров.