Впервые ученым удалось обнаружить действительно невидимую экзопланету. Планета обнаружила себя по ее влиянию на другое тело, странная орбита которого и позволила астрономам найти невидимку.

Обе планеты нашел космический телескоп Кеплер, по нему они были названы Kepler-19b и Kepler-19c. Планета Kepler-19b была обнаружена обычным путем: астрономы засекли ее в момент прохождения перед своей звездой, когда на его изображении появилась точка. При повторных наблюдениях оказалось, что Kepler-19b проходит перед своей звездой то раньше, то позже ожидаемого времени. Причиной тому служит притяжение планеты Kepler-19с, меняющей орбиту своего менее скрытного собрата.

Открытие экзопланеты Kepler-19с стало первым удачным использованием метода, основанного на переменном времени прохождения  планеты перед диском своего солнца (transit timing variation, TTV). Хотя планета Kepler-19с найдена не так точно, как видимая Kepler-19b, это все же важное открытие. Теперь ученые надеются, что применение метода даст новые результаты.

«Я ожидаю активного использования этого метода, не менее дюжины раз для наблюдений Кеплера», – говорит первый автор публикации, посвященной открытию, Сара Баллард из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики.

Телескоп Кеплер был запущен в 2009 году. Его рутинная работа – поиск экзопланет за счет измерения яркости звезд. Если в их яркости присутствует некоторая вариация, то это скорее всего вызвано проходом между ней и Кеплером планеты, закрывающей пусть и небольшую, но часть светила, что и приводит к уменьшению его видимой яркости.

В применении этого метода, часто называемого методом прохода, Кеплер оказался чрезвычайно хорош: он нашел 1235 экзопланет за первые четыре месяца своей работы. Также он нашел и планету Kepler-19b, отстоящую от нас на 650 световых лет и находящуюся в созвездии Лиры.

Планета Kepler-19b превосходит Землю в диаметре в 2.2 раза, а ее расстояние от солнца составляет 13.5 миллионов километров. Температура поверхности планеты – около 482 градусов Цельсия.

Kepler-19b проходит перед своей звездой каждые 9 дней и 7 часов. Но это примерное время, и оно не постоянно, как обнаружила Баллард. Планета может проходить на пять минут позже или раньше. Эта небольшая вариация во времени прохода позволила ученым понять, что на Kepler-19b действует другая планета, то ускоряя, то замедляя ее.

Напомним, что точно так же в нашей Солнечной системе был обнаружен Нептун. Астрономы определили, что Уран движется не совсем так, как предсказывает механика. Наблюдения за Ураном позволили с хорошей точностью рассчитать орбиту неизвестной планеты, и по этим указаниям она была найдена в 1846 году.

Сейчас ученым практически ничего неизвестно об экзопланете Kepler-19с. Ее период обращения вокруг своего солнца составляет приблизительно 160 дней, а ее масса может составлять от нескольких земных то шести масс Юпитера.

Однако скоро, возможно, Kepler-19с перестанет быть такой загадочной планетой.

«Это загадочный мир, но мы, конечно, не думаем, что так будет продолжаться долго, – говорит Дэвид Шарбоно из Центра, соавтор исследования и научный руковолитель Баллард. – Кеплер вместе с крупными наземными телескопами скоро поможет нам сорвать покровы тайны с этой планеты!»

Новое исследование, опубликованное в Астрофизическом журнале, не является первым сообщением об использовании метода вариации времени прохода. В прошлом году научное сообщество уже узнало о его предположительной эффективности в обнаружении планеты WASP-3c, но до сих пор существование этой планеты не подтверждено с абсолютной уверенностью.

«Авторы рассматривали свой результат как предварительный. Они все еще собирают дополнительные данные для подтверждения того, что в движении наблюдавшейся ими планеты существуют временные колебания, – говорит Даниэль Фабрики, соавтор из Университета Калифорнии в Санта-Круз. –  В нашем случае наблюдение намного более уверенно, так как данные получены при помощи одного инструмента и вариация времени замечена практически при каждом проходе на нескольких циклах наблюдений».

Того же мнения придерживается и Баллард, утверждая, что предыдущие находки, сделанные при помощи метода вариации, недостаточно убедительны.

«Мы лишь утверждаем, что система Kepler-19 является первой, в которой было сделано надежное открытие, – говорит она. – Наши наблюдения имеют более репрезентативную выборку и лучшее отношение сигнал-шум, чем предыдущие».

В пользу первенства ученых из Гарвард-Смитсонианского центра говорит также то, что все предыдущие открытия были сделаны при наблюдении вариаций в движении огромных газовых гигантов, находящихся близко к своей звезде. Но данные, собранные Кеплером, говорят о том, что такие планеты обычно одиноки в своих системах, так что их движение, по идее, некому возмущать.

«Это вызывает во мне сомнение в вероятности существования в солнечной системе горячего Юпитера другой возмущающей планеты, – говорит Баллард. – Я не утверждаю, что это невозможно, но это снижает вероятность правдоподобности предыдущих открытий». Во всяком случае, по сравнению с планетой Kepler-19b, которая всего в два раза больше Земли.

Так что первое открытие экзопланеты по методу вариации времени прохода может быть записано на счет Кеплера, остается лишь ждать увеличения их количества. Шарбоно считает, что таким образом при помощи Кеплера удастся открыть сотни планет.

Многие такие открытия невозможно сделать стандартным методом прохода, требующим удачного взаимного расположения звезды, планеты и телескопа. Кроме этого, метод вариации более чувствителен, чем прямой метод прохода, он позволяет находить меньшие планеты, в том числе, размером с Землю.

«В этом сила метода вариации времени прохода, – говорит Баллард. – Я считаю, что с его помощью мы сможем находить как минимум планеты размером с Землю».