Едно от най-вълнуващите неща в науката е, че понякога големите открития се случват съвсем случайно.
От пеницилина до самозалепващите се листчета Post-it – неочакваните находки многократно са променяли света, а понякога дори са улеснявали всекидневни задачи като надписването на кутиите с храна в хладилника.
Нерядко подобни открития се оказват буквално под носа на учените – например в отдавна забравени кутии в музейни хранилища, а не сред руините на древен град, погълнат от джунглата и времето.
Същото важи и за астрономията. Учените току-що откриха най-слабо светещата планета, заснемана някога директно от Земята – при това без изобщо да я търсят.
Откритие, направено по щастлива случайност
Планетата, наречена Beta Pictoris d, обикаля около сравнително близката до нас звезда Beta Pictoris. Тя е забелязана при нови наблюдения през 2025 г., а съществуването ѝ впоследствие е потвърдено с помощта на архивни данни, събирани в продължение на повече от десетилетие.
„Това беше щастливо случайно откритие“, казва Бен Сътлиф – астроном от Единбургския университет във Великобритания и един от ръководителите на новото изследване, публикувано в The Astrophysical Journal Letters.
„Първоначално искахме да проучим по-подробно една вече позната планета в системата – Beta Pictoris b – и да проследим как се е променяла с течение на времето.“
Първото ясно засичане на новия свят е направено с инструмента ERIS на Много големия телескоп на Европейската южна обсерватория. Независим екип открива същата планета и в данни от космическия телескоп „Джеймс Уеб“, след което следите ѝ са разпознати и в архивни наблюдения отпреди 11 години.
Млада звезда в космическия ни квартал
Beta Pictoris е втората по яркост звезда в съзвездието Живописец – Pictor, което на латински означава „художник“. Тя се намира само на около 64 светлинни години от Земята. Масата ѝ е почти два пъти по-голяма от тази на Слънцето, размерът ѝ е с около 50% по-голям, а яркостта ѝ е близо девет пъти по-висока.
Звездата Beta Pictoris. (ESO/Digitized Sky Survey 2)
Beta Pictoris е и изключително млада – възрастта ѝ е приблизително 23 милиона години. Почти всекидневно покрай нея преминават комети.
Звездата е толкова млада, че все още е заобиколена от огромни дискове от прах и отломки. В тях се разиграват мащабни сблъсъци, а самите дискове се простират на разстояние, приблизително пет пъти по-голямо от това между Слънцето и Плутон.
Подобни прашни дискове са своеобразни космически люлки, в които се формират планети. Наблюденията на други млади системи вече показаха как спираловидни структури от газ и прах могат да разкрият бурното раждане на гигантска планета.
Досега около Beta Pictoris бяха известни две такива планетарни „деца“ – Beta Pictoris b и Beta Pictoris c. И двете са газови гиганти с маса приблизително десет пъти по-голяма от тази на Юпитер, но са и значително по-горещи от него.
Третият газов гигант излиза от скривалището си
Като съчетават нови и стари наблюдения от Много големия телескоп – VLT – на Европейската южна обсерватория с архивни данни от космическия телескоп „Джеймс Уеб“, астрономите успяват да потвърдят съществуването на третия млад газов гигант в системата – Beta Pictoris d.
„Джеймс Уеб“ вече показа огромния потенциал на инфрачервената астрономия през 2022 г., когато направи първата си директна снимка на екзопланета. При Beta Pictoris d данните от телескопа дават възможност да се проучи и атмосферата на планетата, в която са установени метан, въглероден оксид и водни пари.
„Изглежда, че планетата d е играла на криеница с нас повече от десетилетие. Едва сега можем да кажем: „Намерихме те!“, обяснява Джейн Бъркби – професор по астрофизика в Оксфордския университет и съавтор на изследването.
В сравнение с по-масивните си съседи този млад свят е значително по-малък и по-хладен. Масата му е около 2,4 пъти по-голяма от тази на Юпитер, а температурата му достига приблизително 330 °C, или около 620 °F.
По-прецизните изчисления определят температурата му на около 600 келвина, или приблизително 325 °C. Радиусът на планетата е с около 30% по-голям от този на Юпитер, а орбитата ѝ има радиус приблизително 26 астрономически единици. Ако се намираше в Слънчевата система, Beta Pictoris d щеше да обикаля между Уран и Нептун. Една година на планетата продължава около 91 земни години.
Защо директното заснемане на планети е толкова трудно
Закъснялото потвърждение на планетата се обяснява с два основни фактора. Първият е нейното местоположение. Тя се намира повече от два пъти по-далече от звездата си в сравнение с останалите две планети в системата – почти на разстоянието, което разделя Нептун от Слънцето.
Освен това директното заснемане на планети – тоест регистрирането на светлината, която излъчват или отразяват – е изключително трудно. Те лесно се губят в ослепителното сияние на своите звезди, които могат да бъдат до един милиард пъти по-ярки.
Подобни постижения, като директното заснемане на екзопланета на повече от 400 светлинни години от Земята, обикновено са възможни при млади и масивни светове, които все още са достатъчно горещи, за да излъчват силно в инфрачервения спектър.
Наблюдения, обхващащи повече от десетилетие, разкриват планетата Beta Pictoris d. (ESO/B. Sutlieff, M. Bonse и съавтори)
„Новата планета е 100 пъти по-слабо светеща от Beta Pictoris b – известната планета в същата система. Това я превръща в най-слабо светещата екзопланета, заснемана някога директно от Земята“, казва Маркус Бонсе – астрофизик в централата на Европейската южна обсерватория в Гархинг, Германия, и другият ръководител на изследването.
Важно уточнение: рекордът се отнася до абсолютната звездна величина на Beta Pictoris d – тоест до действителната ѝ светимост, изчислена независимо от разстоянието до наблюдателя. Това не означава непременно, че тя изглежда като най-слабата планета в земното небе, тъй като видимата яркост зависи и от разстоянието до обекта.
В този смисъл изследването е доказателство за значението на постоянството – качеството, а не марсохода Perseverance, който си прави селфита на Марс, макар че и „Пърси“ безспорно се радва на огромна популярност.
Резултатите показват, че многократните наблюдения често са решаващи за откриването на планети с широки орбити. В определени моменти от движението си те могат да се окажат прекалено близо до ярката звезда в наблюдаваното изображение, а в други – да бъдат твърде слаби, за да се различат ясно.
Архивите може да крият още невидими светове
Още по-вълнуващо е, че това вероятно е само върхът на космическия айсберг. Директните инфрачервени наблюдения вече са разкрили десетки млади планети, няколко пъти по-масивни от Юпитер. Благодарение на тях астрономите надникват към изключително горещи и необичайни светове с ефективни температури, надхвърлящи 3000 °F, или приблизително 1650 °C.
„Системите с множество директно заснети екзопланети са своеобразният Свещен граал на подобни открития, защото могат да ни разкажат много за различните планети, образували се в една и съща среда“, казва Сътлиф.
Beta Pictoris е едва втората известна система след HR 8799, в която директно са заснети повече от две планети. За сравнение, през 2020 г. VLT направи първата директна снимка на две екзопланети около звезда, подобна на Слънцето.
Новото откритие помага и за разрешаването на една дългогодишна загадка. Масата и орбитата на Beta Pictoris d са точно такива, каквито са необходими, за да се обяснят необичайната форма и ясно очертаната външна граница на диска от отломки около звездата. Гравитационното влияние само на първите две известни планети не беше достатъчно, за да обясни тази структура.
Следващата граница на планетната астрономия
Усъвършенстването на наблюдателните методи и появата на революционни обсерватории като предстоящия – и съвсем недвусмислено наречен – Изключително голям телескоп, или ELT, ще позволят на учените да откриват светове, които досега са оставали невидими.
Тези наблюдения ще разкрият една изключително интригуваща страна на Космоса и ще открият нови възможности за изследване на планетната еволюция и търсенето на живот.
Перспективите са особено обещаващи, тъй като, както отбелязва астрономът Бет Билър от Единбургския университет, „много от известните системи с директно заснети екзопланети изглежда съдържат по няколко гигантски планети“.
Според Билър е напълно възможно в тези системи да се крият и още планети с по-малка маса, които бъдещите инструменти на ELT ще успеят да разкрият.
Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal Letters.
