Недавние астрономические наблюдения пролили свет на экзопланетную систему TOI-3884, расположенную вдали от Земли. Исследователям удалось не только детально изучить тёмные пятна на поверхности звезды TOI-3884 – тусклого красного карлика, но и точно определить её скорость вращения, а главное – раскрыть необычайно наклонённую орбиту планеты-супер-Нептуна TOI-3884b, вращающейся вокруг неё.
Ключевым инструментом в этом прорыве стали транзиты – моменты, когда планета проходит прямо перед своей звездой с нашей точки зрения, вызывая небольшое, но измеримое падение её яркости. Учёные целенаправленно сосредоточились на тех редких случаях, когда планета TOI-3884b пересекала звёздные пятна – относительно прохладные и тёмные области на поверхности звезды, по своей природе похожие на солнечные пятна. В феврале и марте 2024 года с помощью специализированных многоцветных инструментов MuSCAT3 и MuSCAT4, установленных на двухметровых телескопах обсерватории Лас-Кумбрес (LCO), было зафиксировано три таких планетарных транзита. Эти приборы позволили измерять изменения яркости звезды в разных цветовых диапазонах, что дало бесценную информацию о температуре и свойствах звёздных пятен.
Анализ так называемых кривых блеска – графиков, показывающих, как меняется яркость звезды со временем – показал, что звёздные пятна на TOI-3884 примерно на 200 Кельвинов холоднее окружающей поверхности звезды, средняя температура которой составляет около 3150 Кельвинов. Эти пятна занимают значительную часть видимой поверхности звезды – до 15%. Любопытно, что форма сигналов, возникающих при прохождении планеты по пятнам, немного менялась от транзита к транзиту. Поскольку эти изменения произошли за относительно короткий период, исследователи пришли к выводу, что они вызваны не эволюцией самих пятен, а вращением звезды под проходящей планетой.
Для подтверждения этой гипотезы команда астрономов реализовала расширенную программу фотометрического мониторинга. Используя глобальную сеть одно-метровых телескопов LCO, они систематически измеряли яркость звезды TOI-3884 несколько раз каждую ночь с декабря 2024 года по март 2025 года. Эти тщательные измерения позволили обнаружить регулярные, повторяющиеся вариации яркости, однозначно связанные с вращением звезды. Впервые астрономам удалось точно определить, что звезда TOI-3884 совершает полный оборот вокруг своей оси за 11,05 дня.
Сопоставив данные о вращении звезды с изменениями положения звёздных пятен, зафиксированными во время транзитов, учёные смогли воссоздать трёхмерную конфигурацию всей планетной системы. Их анализ выявил поразительный факт: ось вращения звезды TOI-3884 и ось орбиты планеты TOI-3884b расходятся примерно на 62 градуса. Это означает, что супер-Нептун обращается вокруг красного карлика по сильно наклонённой орбите. Обычно такие значительные несоответствия – или «наклонности» – являются результатом прошлых гравитационных взаимодействий с другими массивными планетами или близко расположенными звёздными компаньонами. Однако в системе TOI-3884 никаких других массивных объектов обнаружено не было, что делает её особенно загадочной и чрезвычайно интересной для дальнейших исследований. Эта уникальная система представляет собой ценную лабораторию для углублённого понимания процессов формирования и эволюции планетных систем.
