Д-р Трифон Трифонов, ръководител на българската група за търсене на екзопланети към проекта „EXO-RESTART” към катедра „Астрономия“ към Физическия факултет на СУ „Св. Кл. Охридски“ е един от водещите автори на научна статия, публикувана в престижното списание Nature. Статията доказва съществуването на екзопланета в тясна двойна звездна система на 73 светлинни години от Земята. Екзопланетата е открита около по-масивната звезда и е с ретроградна орбита т.е. обикаля в посока, обратна на тази на движението на втората звездата-спътник. Подобна орбитална конфигурация е наблюдавана за първи път и е ключовa за разбирането на формирането и еволюцията на екзопланети в тесни двойни звезди системи.

На 73 светлинни години от Земята се намира двойната звездна система Ню от Октант (ν Octantis). За разлика от нашето Слънце, повечето звезди във Вселената живеят в двойни или дори в тройни, четворни и т.н. звездни системи. В такива системи наличието на близки звезди-спътници на основната звезда може да окаже неблагоприятно влияние върху образуването на екзопланети около някоя от звездите. В ново проучване международен екип астрофизици, ръководен от проф. Ман Хой Ли от Катедрата по науки за Земята и Катедрата по физика към Университета на Хонконг (HKU) и Хо Ван Чен, студент-магистър към Катедрата по науки за Земята в HKU, с участието на д-р Трифон Трифонов – ръководител на българската група за търсене на екзопланети към проекта „EXO-RESTART” към катедра „Астрономия“ към Физическия факултет на СУ „Св. Кл. Охридски, потвърждава съществуването на планета в ретроградна орбита (движеща се в обратна посока спрямо орбитата на звездата-спътник) в двойната звездна система на Ню от Октант (ν Octantis). Това е първата подобна екзопланета, откривана до момента. Работата на международния екип разкрива в дълбочина ролята на еволюцията на двойната звездна система за произхода на екзопланетата. Работата е публикувано в престижното списание Nature.

Ню от Октант е тясна двойна звездна система, която чиято основна звезда, ν Oct A, е от тип звезда-субгигант с маса около 1,6 пъти масата на Слънцето. Звездата-спътник, ν Oct B, е с маса, равна на около половината от тази на Слънцето. Двете звезди обикалят една около друга с орбитален период от 1050 дни.

За да стигнат до откритието, учените анализират прецизни наблюдения на системата, обхващащи 18 години. За целта използват както архивни, така и нови наблюдения на т.нар. лъчеви скорости на системата. Това са измервания на движението на една звездата по линията на наблюдение, тоест към Земята или отдалечаващо се от нея, продено от наличието на една или повече екзопланети в системата. За първи път сигнал в наблюденията на лъчеви скорости на тази система е докладван през 2004 г. от д-р Дейвид Рам, съавтор в настоящото проучване, по време на докторантурата му в Университета в Кентърбъри, Нова Зеландия. Сигналът показва съответствие с наличието на планета с около два пъти по-голяма маса от тази на Юпитер, обикаляща около основната (по-масивната) звезда, ν Oct A, с период от около 400 дни. Съществуването на такава планета обаче става предмет на дебат в научния свят. Причината е, че орбитата ѝ би била твърде близо до втората звезда в системата, което би направило системата нестабилна, освен ако планетата не се движи по ретроградна орбита в посока, обратна на тази на звездата-спътник в двойната система. Екзопланетата остава непотвърдена през 2004 г., тъй като нямало наблюдателни данни и случаи за друга подобна планета, а съществуват и силни теоретични доводи срещу образуването и динамичната стабилност в подобна орбита.

За да отговори на въпроса дали в системата на ν Oct има екзопланети, международният изследователски екип провежда нови високопрецизни наблюдения на лъчевите скорости с помощта на спектрографа HARPS, монтиран на 3,6-метровия телескоп на Европейската южна обсерватория (ESO) в Ла Сия, Чили. Използвани са и данни от инструмента SPHERE на телескопа VLT (ESO) в Паранал, отново в Чили. Новите данни, заедно с анализа на архивни данни, извън всякакво съмнение потвърждава съществуването на екзопланета в ретроградна орбита – първото такова откритие в екзопланетната астрономия до момента.

Втори ключов принос на новото проучване е определянето на типа на звездата-спътник, ν Oct B. Данните от инструмента SPHERE показва, че тя най-вероятно е звезда с огромна плътност от тип „бяло джудже“ с маса около 60 % от тази на Слънцето, но затворена в обем близък до този на Земята. Това са звезди, които са крайния етап на своя еволюционен път и са преминали през фазата на червения гигант като са изхвърлили значителна част от своята маса. Последното означава, че когато системата е образувана, ν Oct B всъщност е била по-масивната звезда в системата. „Открихме, че системата е на около 2,9 милиарда години и че ν Oct B първоначално е била с маса, около 2,4 пъти по-голяма от тази на Слънцето, и е еволюирала до бяло джудже преди около 2 милиарда години“, разказва Хо Ван Чен, водещ автор на новото проучване. „Нашият анализ показа, че планетата не е могла да се образува около ν Oct A едновременно със звездите.“

Как тогава се е образувала новооткритата планета? „Когато ν Oct B еволюира в бяло джудже преди около 2 милиарда години, планетата може да се е образувала в ретрограден диск от материал около ν Oct A. Този материал е натрупан от масата, изхвърлена от ν Oct B. Алтернативно, планетата може да е била прихваната от права орбита около двойната система в ретроградна такава около ν Oct A“, обяснява проф. Ман Хой Ли.

Д-р Трифон Трифонов от Центъра за астрономия към Университета в Хайделберг, Германия, и Физическия факултет на Софийския университет „Св. Климент Охридски“ подчертава значението на откритието. „Може да сме свидетели на първия убедителен случай на планета от второ поколение: или прихваната, или пък образувана от материя, изхвърлена от звездата ν Oct B, загубила повече от 75% от първоначалната си маса, за да се превърне в бяло джудже“, споделя д-р Трифон Трифонов.

Работата на д-р Трифон Трифонов е подкрепена от ръководения от него проект EXOplanetary dynamics and stability: Reverse Engineering of STable multiplanetary ARchitecTures (EXO-RESTART), финансиран чрез договор КП-06-ДВ/5 от 15.12.2021 г. с Фонд „Научни изследвания“ (ФНИ) по Национална научна програма (ННП) „Върхови изследвания и хора за развитие на европейската наука“ 2021 (ВИХРЕН-2021).

Астрономите продължават да търсят екзопланети в различни системи. Новото проучване показва, че планетите в тесни двойни системи с еволюирали звездни компоненти предоставят уникална и изключително ценна информация за образуването и еволюцията на планетите.

Научната публикация „A retrograde planet in a tight binary star system with a white dwarf“, публикувана в сп. Nature, е достъпна тук.

На снимката: Художествена илюстрация на двойната звездна система Ню от Октант (ν Octantis). Планетата ν Oct Ab и бялото джудже ν Oct B са в орбита около звездата ν Oct A. Илюстрацията е създадена с помощта на ChatGPT-4.0 и е модифицирана допълнително от д-р Трифон Трифонов със софтуера GNU Image Manipulation Program.