С развитием наблюдательной техники и астрономических инструментов перед учеными открываются новые возможности, позволяющие не просто открывать планеты у других звезд, но и замечать едва уловимые тонкие эффекты и благодаря этому находить и новые способы обнаружения таких планет.
Всего 20 лет назад существовал единственный способ обнаружения планет у других звездных систем — метод доплеровской спектроскопии, позволяющий находить планеты по тому, насколько сильно они раскачивают собственным притяжением свои звезды-хозяйки.
Позднее появился более продуктивный метод транзитов, который работает с планетами, орбиты которых проходят в одной плоскости с точкой наблюдения. Этот метод, который использует космический телескоп Kepler, позволяет выявить планету по потемнению звезды во время прохода по диску звезды.
Есть и другие, более тонкие методы обнаружения экзопланет. К ним относится метод гравитационного линзирования, чувствительный даже к самым легким планетам, и метод прямого наблюдения, когда планету удается непосредственно разглядеть на снимках, полученных телескопом.
Особый интерес представляют молодые звездные системы, в которых идет образование планет из материала протопланетного газопылевого диска. В подобных дисках заподозрить зарождение новой планеты иногда возможно по щели в диске, которую планета выметает своим гравитационным притяжением.
Однако выдавать себя такие планеты могут и еще одним способом, выяснили астрономы под руководством Джона Дебеса из Института исследований космоса с помощью космического телескопа — организации, созданной в Балтиморе для анализа данных космического телескопа Hubble.
Речь идет о своеобразной тени, отбрасываемой новорожденной планетой на внешнюю область протопланетного диска. Такой феномен обнаружили астрономы у давно изучаемой звезды TW Гидры (TW Hydrae), находящейся в 192 световых годах от Солнца. Это очень молодая звезда (возраст всего 8 млн лет), лишь немного массивнее Солнца, окруженная протопланетным диском радиусом 200 астрономических единиц.
Заметить необычные изменения в блеске этого диска ученым удалось, наблюдая за ним последовательно в течение целых 18 лет при помощи телескопа Hubble.
«Это первый подобный диск, за которым мы наблюдали в течение такого длительного времени, что и позволило нам увидеть этот интересный эффект, — пояснил Дебес. — Это дает нам надежду, что аналогичные теневые эффекты распространены в других молодых системах».
Свою работу ученые представили на проходящей в Техасе встрече Американского астрономического общества. Сначала, еще в 2005 году, астрономы заметили асимметрию в распределении яркости диска — один из секторов «блина» был заметно темнее других областей. Однако тогда ученым не хватило данных, чтобы сделать выводы о природе аномалии. Лишь недавно ученые нашли шесть снимков этой звезды, сделанных в разное время телескопом Hubble с использованием коронографа, заслоняющего свет самой звезды и внутренней области диска.
Оказалось, что с годами темная область вращается против часовой стрелки, и в 2016 году она оказалась в том же месте, где наблюдалась в 2000 году. Этот 16-летний период озадачил ученых, сначала считавших, что темная аномалия является частью самого диска.
Однако столь короткий период указал на то, что тень движется гораздо быстрее самого диска, ведь по расчетам внешние его части должны совершать полный оборот за время, исчисляемое столетиями.
«Лучшим объяснением феномена стала тень, движущаяся вдоль поверхности диска», — пояснил исследователь. По мнению ученых, тень, скорее всего, создается внутренней частью диска, которая имеет наклон по отношению к внешней. «Наиболее правдоподобный сценарий — гравитационное воздействие невидимой планеты, которая вытягивает вещество из плоскости диска и закручивает его внутреннюю часть», — пояснил Дебес.
Исходя из 16-летнего периода обращения, ученые оценили орбиту планеты в 160 млн км, что примерно соответствует орбите Земли вокруг Солнца. По расчетам ученых, планета должна быть массой примерно с Юпитер, чтобы притягивать вещество внешней части диска. Кстати, в пользу планеты говорят и недавние наблюдения, сделанные чилийской радиообсерваторией ALMA. С их помощью ученые нашли щель во внутренней части этого протопланетного диска.
Звезда TW Гидры с ее молодым протопланетным диском, расположенным под удобным углом наблюдения, давно привлекает астрономов. Так, в 2013 году «Газета.Ru» рассказывала, что ученым удалось определить границу в диске, где начинает образовываться снег.