Первая «исчезающая» планета ушла из поля зрения TESS прямо во время наблюдений

Гигантская планета, которую космический телескоп NASA TESS наблюдал пересекающей диск своей звезды раз за разом, перестала это делать. Каждый транзит становился короче и мельче по мере того, как траектория планеты смещалась к краю звезды, пока характерное падение яркости не исчезло вовсе. Планета не была уничтожена и не поглощена звездой. Её орбита наклоняется, и астрономы застали момент, когда она вышла из плоскости, проходящей через Землю.

Это делает её первой подтверждённой планетой у одиночной звезды, чьи транзиты наблюдались исчезающими, сообщает команда под руководством UCLA в журнале The Astrophysical Journal Letters. Вероятный виновник — вторая планета-гигант, которую никто не видел напрямую. Её наклонённая орбита воздействует на соседнюю планету, заставляя обе орбиты раскачиваться, как волчок. Обычно астрономы наблюдают подобные изменения на протяжении столетий; здесь же всё произошло в рамках одной космической миссии.

Исчезнувшая планета — TOI-2535 b, горячий юпитер: газовый гигант примерно в 0,84 раза шире Юпитера, обращающийся вокруг старого оранжевого карлика на расстоянии около 1000 световых лет от Земли. Она совершает полный оборот примерно за 8,2 дня — примерно в десять раз быстрее, чем Меркурий облетает Солнце. Известны сотни горячих юпитеров. Этот выделялся тем, что его транзиты происходили с опережением или запаздыванием до шести часов — признак того, что в системе на него что-то воздействует.

«Это самый экстремальный пример из всех, что мы видели, потому что две планеты взаимодействуют очень сильно, — сказал Сэмюэл Йи (Samuel Yee), постдокторант стипендии 51 Pegasi b в UCLA и ведущий автор статьи. — Орбита планеты наклоняется так быстро, что её транзит исчез, пока мы за ним наблюдали».

Как TESS застал планету, ускользающую из виду

Транзит происходит только тогда, когда орбита планеты почти идеально совпадает с лучом нашего зрения, так что планета проходит между своей звездой и Землёй и блокирует крошечную часть света. TESS охотится за этими крохами среди миллионов звёзд. Он возвращался к TOI-2535 в пяти отдельных сеансах наблюдений, растянувшихся на семь лет, а наземные телескопы заполняли пробелы между транзитами, включая небольшие обсерватории в Хорватии, Чили, Швейцарии и Австралии.

Команда измеряла два параметра для каждого транзита. Первый — время, зафиксированное с точностью до двух-трёх минут и сравниваемое с графиком, который давала бы идеально регулярная орбита. Второй — форма. Путь через центр звезды даёт длинное глубокое падение яркости, а путь у края — короткое, мелкое, касательное. Астрономы называют эту линию пересечения прицельным параметром, и для TOI-2535 b он неуклонно рос от одного сеанса наблюдений к следующему.

В реконструкции траектория планеты, по-видимому, охватила более половины диска звезды, пересекая звёздный экватор на пути к краю. В последних данных TESS не было ни одного транзита в том временном окне, где планета должна была появиться, даже с учётом её шестичасовых колебаний. Чтобы проверить этот пустой результат, команда внедрила в данные фиктивные транзиты: планету, едва касающуюся края, всё равно удалось бы обнаружить примерно в половине случаев.

Измерения колебаний звезды с помощью спектрографа NEID на 3,5-метровом телескопе WIYN на Китт-Пик в Аризоне указывают на планету массой примерно с Юпитер на транзитной орбите. Они также содержат дополнительный разброс, который не может объяснить одна планета.

Сосед, которого никто не видел

Авторы смоделировали временные колебания и сокращающиеся транзиты вместе. Оба соответствуют близкой планете-компаньону, орбита которой наклонена как минимум на пять градусов относительно орбиты TOI-2535 b. Когда две орбиты наклонены таким образом, их плоскости медленно поворачиваются, подобно тому, как ось волчка описывает круг, и траектория транзитной планеты дрейфует по диску своей звезды.

Скрытый компаньон, вероятно, как минимум массивен, как Сатурн. Он также, по-видимому, находится в резонансе или рядом с ним, то есть два орбитальных периода образуют простое соотношение. Наилучшие решения группируются вокруг соотношений 2:1 и 3:2, хотя 3:1 и 4:1 также остаются возможными. Это сделало бы систему вдвойне необычной: горячие юпитеры редко имеют близких соседей вообще, а когда имеют, сосед почти всегда оказывается маленькой планетой, а не вторым гигантом.

Соавтор Эрик Петигура (Erik Petigura) сравнивает этот эффект с затмениями. «Если бы орбита Луны вокруг Земли была идеально выровнена с орбитой Земли вокруг Солнца, мы бы видели затмение каждый месяц, — сказал он. — Но из-за того, что орбита Луны наклонена, затмения случаются реже».

Быстрее любого планетарного наклона, наблюдавшегося ранее

Другие планеты заставали за изменением их транзитов, но медленнее. TOI-216 b и K2-146 c перешли от касательных к полным транзитам за 4,5 и три года, а планета в системе TOI-4504 начала транзитировать через три года после того, как астрономы впервые её наблюдали. Орбитальные плоскости в TOI-4504 и TOI-216 раскачиваются с циклами около 250 и 150 лет. Модели, работающие для TOI-2535, указывают на цикл в несколько десятилетий.

Её шестичасовое колебание времени, около 3% орбитального периода, — одно из крупнейших, когда-либо наблюдавшихся для короткопериодической планеты-гиганта. Такие изменения редки: один поиск по 561 системе из миссии NASA Kepler обнаружил только 15 со значительными долгосрочными изменениями продолжительности транзита. Компактные многопланетные системы также, как правило, плоские, с орбитами, выровненными в пределах 1–2 градусов.

Была одна более ранняя подсказка об исчезающем акте. Кандидат Kepler под названием KOI-120.01 потускнел и исчез во время той миссии, но его система содержит как минимум две звезды, и сигнал может исходить от пары затменных звёзд, а не от планеты. TOI-2535 b — более чистый случай: планета, которая определённо реальна и всё ещё там, просто больше не выровнена с нами.

Что исчезновение не проясняет

Личность соседа — самый большой открытый вопрос. Ни одно решение не подходит к данным однозначно, поэтому его масса, орбитальный период и то, находится ли он внутри или снаружи горячего юпитера, остаются неизвестными. Некоторые конфигурации с очень крутыми наклонами, до примерно 60 градусов, соответствовали данным на коротких промежутках, но имели тенденцию разрушаться в длительных симуляциях, что говорит в пользу более пологих наклонов.

Минимальный наклон в пять градусов также зависит от той невидимой планеты. Если он подтвердится, TOI-2535 пополнит короткий список компактных систем с такими рассогласованными орбитами. Родительская звезда представляет свою загадку: это старый оранжевый карлик массой около 0,86 массы Солнца, движущийся достаточно быстро, чтобы, скорее всего, принадлежать к толстому диску Млечного Пути — более старому звёздному населению, хотя для определения её возраста нужны измерения её химического состава.

Затем — формирование. Горячий юпитер с таким близким гигантским партнёром не мог быть заброшен внутрь по вытянутой орбите — пути, который, как считается, порождает большинство горячих юпитеров. Медленный внутренний дрейф через газовый диск вокруг молодой звезды объясняет резонанс, но этот диск также должен был выровнять орбиты. Что-то позже должно было их наклонить, и в статье перечисляются возможные механизмы без выбора одного.

«Поскольку у TOI-2535 b есть близкий сосед, она, вероятно, мигрировала, медленно закручиваясь по спирали внутрь, а не будучи заброшенной, — сказал Йи. — Возможно, мы наблюдаем канал формирования, который случается не очень часто, но очень интересен».

Вопросы читателей об исчезающей планете

Что такое исчезающая планета?

Это планета, чьи транзиты — небольшие падения яркости звезды, которые она вызывает, пересекая её диск, — перестают происходить. TOI-2535 b — первый подтверждённый случай у одиночной звезды. Планета всё ещё существует; её орбита наклонилась так, что она больше не проходит между своей звездой и Землёй.

Почему TOI-2535 b перестала транзитировать?

Гравитация скрытой соседней планеты на наклонённой орбите заставляет обе орбиты прецессировать, или раскачиваться, как волчок. За семь лет наблюдений TESS траектория планеты сместилась от центра диска звезды к его краю, а затем и за его пределы.

Будет ли TOI-2535 b снова транзитировать?

Да, но не скоро. Команда UCLA ожидает, что планета снова пересечёт диск своей звезды через 30–50 лет. Её скрытый сосед может появиться раньше, если его собственная наклоняющаяся орбита сначала выровняется с Землёй.

Что дальше

TESS наблюдал систему с апреля 2019 года по март 2026 года, и транзиты отсутствовали в этом последнем мартовском сеансе. Исследование было опубликовано 9 ноября 2026 года. Только с первыми четырьмя годами данных TESS, отмечает команда, сокращающиеся транзиты не были бы надёжно обнаружены, и растущая временная база TESS должна выявить больше подобных систем. Для идентификации соседа потребуются более плотные по времени измерения колебаний звезды. Сама планета не пересечёт диск своей звезды ещё 30–50 лет, так что её скрытый партнёр может стать следующим, что кто-либо увидит.

Источник: Yee et al., «A TESS Disappearing Act: The Vanishing Transits of TOI-2535 b,» The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb4a4

Теги: астрономия, nasa, экзопланеты, TESS, TOI-2535 b, горячий юпитер