До сих пор ученым не удалось обнаружить ни одного подтвержденного экзоспутника – естественного спутника планеты за пределами Солнечной системы, – хотя таких находок ожидали от космического телескопа Уэбба (JWST). Их отсутствие, возможно, связано с особенностями обработки данных и инструментальными шумами.

Новая работа астрономов из Колумбийского университета, опубликованная в форме препринта на arXiv, показывает, как повысить чувствительность таких поисков. Для этого ученые предлагают объединить результаты множества транзитов. Повторные наблюдения позволят отделить устойчивый сигнал от случайных помех, связанных с телескопом или самой звездой.

Для проверки метода были проанализированы данные JWST по планете LP 890-9 c. Она обращается вокруг очень холодного красного карлика примерно в 105 световых годах от Земли. Планета совершает полный оборот вокруг звезды всего за 8,46 дня и находится на расстоянии около 0,04 а. е. от нее. Несмотря на близость к светилу, в зависимости от свойств атмосферы, она имеет шанс попадать в потенциально обитаемую зону.

В распоряжении астрономов оказались данные 12 транзитных наблюдений LP 890-9 c. Предыдущие попытки поиска экзоспутников с помощью JWST, такие как наблюдения газового гиганта Kepler-167 e, опирались на отдельные транзиты. Однако такие измерения могут искажаться «красным шумом», т. е. медленными изменениями сигнала, которые возникают из-за прогрева детектора, небольших изменений наведения телескопа или из-за пятен на поверхности звезды.

Красный шум способен имитировать слабые отклонения, которые компьютерные модели могут принять за признаки спутника. Но настоящий спутник движется по орбите в соответствии с законами физики: во время повторных транзитов ее положение относительно планеты меняется предсказуемым образом.

Объединение нескольких транзитов позволяет сгладить такие случайные эффекты. Один из 12 транзитов LP 890-9 c был заметно искажен красным шумом, однако после его совместной обработки даже с одним относительно чистым транзитом чувствительность поиска существенно выросла. В результате астрономы смогли с вероятностью 95% исключить наличие у планеты спутников радиусом более 0,1 радиуса Земли. Это означает, что вокруг нее, вероятно, нет спутников, сопоставимых по размеру с Ио, Европой или Энцеладом.

Но сам объект, выбранный для проверки метода, вряд ли подходит для длительного существования спутников. LP 890-9 c обращается слишком близко к своей звезде, поэтому испытывает мощное приливное воздействие. За миллиарды лет оно могло бы либо выбросить спутник с орбиты, либо заставить его постепенно приблизиться к планете и разрушиться, образовав кольца. Поэтому отрицательный результат не стал неожиданностью.

Главный вывод ученых заключается в другом: JWST, по-видимому, не имеет непреодолимого шумового порога, который не позволял бы ему обнаруживать спутники размером примерно с Луну. Проблема заключается, прежде всего, в стратегии наблюдений: для надежного поиска потребуется многократно наблюдать транзиты одной и той же планеты, а затем совместно анализировать полученные данные. К сожалению, время работы JWST востребовано для множества задач, поэтому проведение серии повторных наблюдений ради поиска экзоспутников потребует отдельного обоснования.

• < Назад
• Вперёд >