СЛИШКОМ БОЛЬШАЯ ПЛАНЕТА ЗВЕЗДЫ БОЯДЖЯН, ВОЗМОЖНО, НОСИТ КОЛЬЦО

3–4 сентября 2019 года спутник TESS наблюдал, как звезда под названием KIC 8462852 теряла около 1,1% своего света примерно в течение 21 часа, а затем восстанавливала блеск. Провал был плавным и симметричным — именно такой даёт твёрдое, примерно круглое тело, проходя перед своей звездой. Для этой звезды это была разительная перемена.

Чистый провал у беспокойной звезды

Более известная как звезда Бояджян или звезда Табби, KIC 8462852 в остальном ничем не примечательна. Однако за четыре года, пока за ней следила миссия Kepler, её блеск резко и нерегулярно падал — на целых 15% и 22%, гораздо глубже, чем могла бы вызвать любая планета. В более синем свете провалы сильнее — признак пылинок, а не твёрдого тела. Предложенные виновники варьируются от распадающихся комет до поглощённой планеты и даже неприродных «мегаструктур»; ни одно объяснение не получило общего признания. Ведущим моделям нужен невидимый массивный компаньон, чья гравитация отправляет порождающие пыль тела на орбиты, проходящие вплотную к звезде.

В недавнем исследовании Мадурга-Фавьерес (Madurga-Favieres) с коллегами объединили чистый транзит с архивными данными о лучевых скоростях — крошечном движении взад-вперёд, которое компаньон навязывает своей звезде. Они нашли компаньона массой 9,4 массы Юпитера (где-то между примерно 5 и 14), радиусом 1,7 ± 0,1 радиуса Юпитера и с орбитой длительностью не менее примерно 1030 дней. Если это подтвердится, он может оказаться тем самым давно разыскиваемым телом, которое управляет кометами звезды.

Слишком широкая для своего веса

Вэй Чжу (Wei Zhu) и Цюаньи Лю (Quanyi Liu), астрономы из Университета Цинхуа в Пекине, указывают на проблему в этих числах. Газовый гигант тяжелее Юпитера удерживается в основном плотно упакованными электронами, которые сопротивляются сжатию; когда он холодный, добавление массы почти не меняет его радиус. Модели и измеренное соотношение масса–радиус холодных гигантов согласуются: от 1,0 до 1,1 радиуса Юпитера в диапазоне примерно от 2 до 12 масс Юпитера.

Обычные способы раздуть планету здесь не работают. Интенсивный звёздный свет раздувает «горячие юпитеры» на тесных орбитах, но расчётная температура этого компаньона — всего около 270 кельвинов, примерно −3 °C. В возрасте около 1,2 миллиарда лет звезда к тому же слишком стара, чтобы помогло остаточное тепло от формирования планеты. Поэтому радиус 1,7 оказывается на 60–70% больше, чем должен быть.

Логарифмический график зависимости радиуса планеты от массы, красный квадрат для планеты b звезды Бояджян расположен значительно выше кривых. Известные транзитные планеты по массе и радиусу: компаньон звезды Бояджян (красный квадрат) находится намного выше размера, ожидаемого для холодного гиганта (чёрная кривая и оранжевая полоса). — Рисунок 1, Zhu & Liu (2026), arXiv:2610.34806.

Часть тени спрятана в кольце

Предложение геометрическое: непрозрачное кольцо вокруг планеты меньшего размера заслоняет дополнительный звёздный свет, и издалека эта пара выглядит как одна слишком большая планета. Гигант с кольцом для этой звезды предлагали ещё в 2018 году, но лишь в виде наброска, без подгонки параметров кольца.

Два астронома заново проанализировали данные TESS, снятые с шагом в 2 минуты. Голая сфера подходит, но ей нужно около 1,74 радиуса Юпитера, и она оставляет слабое структурированное расхождение вблизи дна провала. Тогда они расширили свой код для расчёта транзитов, JoJo, на планету с плоским кольцом, видимым под любым углом. Они зафиксировали размер планеты на значении, ожидаемом для её массы, — 1,1 радиуса Юпитера — и сделали кольцо полностью непрозрачным. Его внешний край должен был оставаться в пределах предела Роша — расстояния, внутри которого приливы планеты не дают рыхлому веществу слипнуться в спутник; дальше кольцо не продержалось бы. Кольцо, простирающееся дальше примерно 5 радиусов планеты, считается крайне маловероятным.

Вертикальное кольцо и планета на боку

Лучшие решения с кольцом обменивают большую часть видимого размера планеты на широкое уплощённое кольцо:

внешний край на расстоянии от 3,1 до 4,4 радиуса планеты, почти у предела Роша;
видно почти с ребра, с наклоном 78–84° относительно вида плашмя;
стоит почти под прямым углом к пути планеты по диску звезды.

Поскольку мы видим орбиту почти с ребра (планета проходит перед своей звездой), такое кольцо наклонено к орбите примерно на 80°. Если оно опоясывает экватор планеты, как у Сатурна, то этот суперюпитер вращается, лёжа на боку, как Уран. Если такое близкое кольцо обломков действительно существует, его, вероятно, питают разрушенные кометы или небольшие спутники — возможно, та же популяция, которую винят в прежних потускнениях звезды.

Схема: тёмная планета с узким вертикальным кольцом проходит перед звездой; ниже — кривая блеска с двумя подогнанными моделями и их остатками. Лучшая планета с кольцом при входе на диск звезды, его пересечении и выходе (вверху), провал TESS с моделью кольца красным и моделью голой сферы синим (в центре) и то, что сфера оставляет необъяснённым (внизу). — Рисунок 2, Zhu & Liu (2026), arXiv:2610.34806.

Почти ничья, которую решает физика

Статистически соперничество почти равное. Кольцо улучшает стандартную меру несоответствия (χ²) примерно на 14, но использует на два настраиваемых параметра больше. Если применить критерий, штрафующий за лишние параметры (BIC), его преимущество сокращается до 0,4–1,3 балла: почти ничья.

Ориентация кольца во многом опирается на небольшое повторное посветление примерно через 0,25 суток после середины транзита: сильно наклонённое кольцо создаёт его, раньше начиная сходить с диска звезды. Но такой же горб могло бы вызвать прохождение планеты над тёмным пятном на звезде: пока планета закрывает тёмный участок, она заслоняет меньше света. Если исключить этот горб, признают авторы, предпочтение меняется на противоположное.

Остаётся простой довод. Чтобы заслонить столько света, сколько наблюдается, кольцо должно простираться как минимум до 1,6 радиуса планеты — и этот минимум предполагает кольцо, видимое строго плашмя и касающееся планеты. При наклоне как у кольца Сатурна нужно не менее примерно 2,4 — это уже близко к пределу Роша, который лежит примерно между 2,5 и 5 радиусами планеты в зависимости от того, насколько плотны частицы кольца по сравнению с планетой. В любом случае, если радиус объясняется кольцом, это кольцо должно быть широким.

Две картины сильнее всего различаются, когда планета входит на диск звезды и покидает его, — на несколько частей из 10 000 её света, что доступно существующим космическим телескопам. Пока же всё держится на единственном транзите, в данных, которые сами авторы называют относительно низкокачественными.