Ученый ИКИ РАН раскрыл «тайны» третьей планеты Беты Живописца

Особенности «техники открытия» третьей планеты в системе звезды Бета Живописца (Beta Pictoris или Beta Pic a) раскрыл научный сотрудник Института космических исследований (ИКИ) РАН Владислав Ананьев. Его рассказ 17 июля опубликовала пресс-служба института.

Открытие планеты, получившей обозначение Beta Pic d, было сделано с помощью инфракрасного спектрографа NIRSpec на борту космического телескопа им. Джеймса Уэбба (JWST, NASA).

Система Бета Живописца находится от Земли на расстоянии примерно 63-х световых лет. Две ее особенности сделали Бету Живописца хорошо известной астрономам. Первая особенность: Beta Pictoris стала одной из немногих экзопланетных систем, прямые изображения планет которой удалось получить астрономам. Вторая: вокруг ее звезды сохранился протопланетный диск, оставшийся после формирования планетной системы, которое, по-видимому, еще продолжается.

Диск интересен наличием в нем «щелей» и неоднородностей, что свидетельствует о вероятности существования в системе и других планет, кроме двух уже известных Beta Pic b и Beta Pic с. При этом открытие третьей планеты произошло почти случайно.

Как рассказал научный сотрудник лаборатории планетной астрономии отдела физики планет ИКИ РАН к. ф.-м. н. Владислав Ананьев, космический телескоп вел съемку окрестностей звезды бета Живописца с помощью спектрографа NIRSpec в режиме интегрального поля (IFU), при котором для участка неба размерами 3×3 угловые секунды строится высококачественный спектр для каждой точки изображения, для каждого пикселя.

Поскольку сама звезда в сотни тысяч раз ярче своих планет, то для выявления в ее окрестностях слабых источников света спектр звезды вычитается из спектра каждой точки изображения, и рассматриваются лишь участки спектра с сильными линиями угарного газа и водяного пара.

В горячей фотосфере звезды Beta Pictoris нет угарного газа и водяного пара, которые есть в атмосферах планет-гигантов. Поэтому задачей астрономов был поиск на полученном спектрографом изображении источников света со спектрами, в которых присутствуют линии поглощения угарного газа и водяного пара.

Исследователи предполагали найти один такой источник — уже известную планету-гигант бета Живописца b, но было обнаружено два: еще и планета d.

Существование рядом со звездой слабого источника с линиями угарного газа и водяного пара в спектре не дает гарантии наличия там планеты, поскольку такие линии есть в спектрах коричневых карликов, расположенных, возможно, очень далеко от исследуемой системы.

Физическую связь этого источника с системой звезды Бета Живописца мог подтвердить только факт, что он находится от нас примерно на том же расстоянии и движется со звездой примерно в том же направлении.

Чтобы выяснить это, спустя четыре месяца (21 и 29 марта 2026 года) было проведено еще одно наблюдение системы. Поскольку положение возможной планеты относительно звезды не изменилось, их лучевые скорости оказались близки, а вероятность случайной проекции на окрестности Бета Живописца какого-нибудь далекого коричневого карлика составляет 1 к 10 миллионам, всё вместе это доказало, что, действительно, была обнаружена планета, вращающаяся вокруг этой звезды.

С помощью новых и архивных наблюдений, полученных на одном из крупнейших наземных телескопов VLT Европейской Южной обсерватории, удалось более точно рассчитать параметры новой планеты. Угловая дифференциальная съемка (ADI), подавляющая свет яркой звезды и выявляющая слабые его источники в окрестностях светила, позволила получить изображения окрестностей Бета Живописца.

Планета d была обнаружена на инфракрасных снимках, полученных в 2023, 2020, 2019 и 2014 годах. Этими архивными наблюдениями была подтверждена принадлежность планеты d системе звезды Бета Живописца.

Анализ всех полученных данных дал такую картину. «Орбита планеты d лежит примерно в той же плоскости, что и орбиты планет b и c, но является внешней по отношению к ним. Большая полуось орбиты оценивается в 26,0 +2.2/-6,1 а. е., эксцентриситет не превышает 0,44, орбитальный период достигает 91 +18/-27 года. Масса планеты оценивается в 2,4 ± 0,6 масс Юпитера, радиус — в 1,26 ± 0,03 радиусов Юпитера, эффективная температура — в 600 +45/-60 градусов Кельвина», — сообщил Владислав Ананьев.

Астроном отметил, что Beta Pic d на сегодняшний день является самой «прохладной» планетой из доступных наземным инструментам, однако JWST способен вести прямую съемку планет-гигантов комнатной температуры (250–300 К).

Помимо угарного газа и водяного пара, в атмосфере новой планеты обнаружены метан и углекислый газ. Уточнить ее массу и орбитальные параметры ученые смогут после проведения дальнейших наблюдений.