Чи можуть дві планети мати спільну орбіту

Астрономи вважають, що знайшли першу пару планет, які обертаються по одній орбіті навколо зорі, що ніколи раніше не спостерігалося в космосі.

Підтверджена планета, що обертається навколо PDS 70, зірки на відстані близько 370 світлових років від Землі в сузір’ї Центавра, схоже, має таємничого супутника. Уздовж орбіти відомої планети команда виявила хмару уламків, яка, на їхню думку, може містити зачатки нової планети або залишки вже сформованої.

У нашій Сонячній системі досить поширені об’єкти, що обертаються на спільних орбітах, так звані трояни. Яскравим прикладом є троянські астероїди – близько 12 000 космічних каменів, які двома роями рухаються вздовж орбіти Юпітера навколо Сонця: один веде планету, а інший – слідує за нею.

Експерти передбачили, що троянські планети також повинні існувати у Всесвіті. Але знайти докази було важко.

“Досі екзотрояни були схожі на єдинорогів, – сказав Хорхе Лілло-Бокс, один з астрофізиків команди, у своїй заяві. “Теорія допускає їхнє існування, але ніхто ніколи не виявляв їх”.

Вже підтверджена планета PDS 70 b є газовим гігантом, можливо, в 4-17 разів важчим за Юпітер, і знаходиться на відстані близько 2 мільярдів кілометрів від своєї зірки. Це приблизно відстань Урана від нашого Сонця. Згідно з висновками команди, хмара уламків, розташована на відстані близько 1,3 мільярда кілометрів від PDS 70 b в петлі навколо своєї зірки, містить приблизно вдвічі більше маси, ніж земний Місяць.

Команда використовувала телескоп ALMA у партнерстві з Європейською південною обсерваторією, щоб зробити це відкриття. Дослідження було частиною проекту “Троя” – цілеспрямованих зусиль, спрямованих на пошук перших так званих “екзотроянів” – троянських планет за межами нашої Сонячної системи – і вивчення їхнього впливу. Нові результати дослідження під керівництвом Ольги Бальсалобре-Рузи, докторанта Центру астробіології в Мадриді, опубліковані в журналі Astronomy & Astrophysics.

“Вважається, що вони схожі на скам’янілості планетарного формування, оскільки формуються одночасно з планетою, – сказала вона в інтерв’ю Mashable. “Вони можуть містити багато інформації про хімічні речовини і умови в системі під час формування, а також про еволюцію системи”.

Вченим вже відомо, що троянці мешкають у так званих зонах Лагранжа. Ці регіони особливі тим, що гравітаційне тяжіння планети і зорі-господаря перебуває в рівновазі і може затримувати там об’єкти, як у невидимій котячій колисці.

На орбіті Юпітера, наприклад, троянські астероїди, здається, не можуть втекти, і це головна причина, чому астрономи вважають, що досі не бачили на Землі жодного метеорита, виготовленого з троянської породи. Космічний апарат НАСА “Люсі” без екіпажу досліджуватиме ці загадкові породи, які вважаються залишками ранньої Сонячної системи, під час 12-річного астероїдного туру зонда.

Ідея про співорбітальні планети існує вже кілька десятиліть. У статті 2002 року вчені представили цю ідею з кількома можливими поясненнями того, як можуть з’являтися троянські екзопланети. Один з можливих сценаріїв описує велике зіткнення між ядрами двох примітивних планет у молодій Сонячній системі, подібно до того, як, на думку теоретиків, гігантський удар утворив Місяць Землі. Різниця полягала б у тому, що вторинне планетне тіло не потрапило б у пастку гравітаційної сили головної планети.

Система PDS 70 стала мішенню цих мисливців за троянськими екзопланетами, оскільки це єдиний підтверджений планетний розплідник, в якому в розпалі формування дитячих світів. Вік зорі-господаря – 6 мільйонів років, що може здатися стародавнім, але насправді вона досить молода порівняно з Сонцем, зіркою середнього віку – 4,5 мільярда років.

PDS 70 b разом з іншою примітивною газовою планетою-гігантом, PDS 70 c, все ще живляться матеріалом своєї зірки. Ці планети оточені планетоутворюючим диском з газу і пилу, з широким проміжком, вирізаним планетами.

Наразі важко робити якісь припущення щодо потенційної троянської екзопланети. Вона знаходитиметься на такій самій відносній відстані від зорі, що й PDS 70 b, але її клімат може відрізнятися залежно від того, з чого зроблена планета, що обертається навколо неї, чи має вона нахил і чи обертається вона навколо своєї осі. Хоча брати і сестри можуть бути зроблені з подібного матеріалу, Троян не обов’язково є іншою газовою планетою, але, можливо, більш кам’янистою, як Земля, каже Бальсалобре-Руза.

“Це можливо, і, можливо, це більш ймовірно”, – сказала вона.

Команда проаналізувала архівні дані телескопа ALMA про зони Лагранжа на орбіті PDS 70 b і виявила слабкий сигнал від однієї з них. Наступним кроком буде підтвердження виявлення в лютому 2026 року, коли вчені планують використати ту ж обсерваторію в Чилі, щоб побачити, чи рухаються PDS 70 b і хмара уламків по орбіті разом. Все ще є шанс, що вони знайшли не троянську екзопланету, а іншу примітивну планету, що формується на окремій орбіті.

Бальзалобре-Руза сподівається стати частиною команди, яка спробує підтвердити це відкриття. Якщо їхні підозри підтвердяться, це може стати конкретним підтвердженням ідеї про те, що троянські планети є природним явищем у процесі планетоутворення.

“Це було б дивовижно і стало б проривом у цій галузі, про який я не думала, що він станеться, принаймні на такому ранньому етапі моєї кар’єри”, – сказала вона.