14 января 2020
HD 80653 b: планета в звездной короне

Планетами с ультракороткими периодами (аббревиатура по-английски – USP) называют планеты, которые совершают один оборот вокруг своей звезды менее чем за сутки. Как правило, радиусы таких планет меньше 2 радиусов Земли, а состав преимущественно железокаменный. Происхождение этих тел до сих пор неясно – возможно, часть из них являются огарками горячих нептунов, утративших летучие элементы, а часть изначально сформировалась как планеты земного типа.

8 января 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планеты с ультракоротким периодом у звезды HD 80653. Планета была обнаружена «Кеплером» во время 16-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2, подтверждение планетного кандидата и измерение его массы было проведено методом лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS-N.

HD 80653 (EPIC 251279430) – солнцеподобная звезда спектрального класса G2, удаленная от нас на 109.86 ± 0.8 пк. Ее масса оценивается в 1.18 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 1.22 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость примерно в 1.67 раза превышает солнечную. Звезда отличается высоким содержанием тяжелых элементов – их примерно в 2.24 раза больше, чем в составе Солнца. Возраст HD 80653 составляет 2.7 ± 1.2 млрд. лет.

При радиусе 1.613 ± 0.071 радиусов Земли масса планеты HD 80653 b достигает 5.60 ± 0.43 масс Земли, что приводит к средней плотности 7.4 ± 1.1 г/куб.см, совместимой с железокаменным составом. Планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего 0.0166 ± 0.0003 а.е. (~2.92 звездных радиуса!) и делает один оборот за 0.71957 ± 0.00002 земных суток (17 часов 16 минут). Эффективная температура дневного полушария планеты (в предположении нулевого альбедо и эффективного теплопереноса на ночную сторону) равна 2478 ± 32К, но возможно, в действительности она еще выше. На кривой блеска HD 80653 прорисовался очень слабый вторичный минимум глубиной 8.1 ± 3.7 ppm . Если этот минимум реален, дневное полушарие планеты раскалено до 3480 ± 300К и представляет собой сплошной лавовый океан.

Планета HD 80653 b (подписана) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет с массой меньше 20 масс Земли и радиусом меньше 2.75 радиусов Земли. Для сравнения синими звездами показаны также Земля и Венера. Цветом представлен уровень освещенности в единицах освещенности на земной орбите. Цветными пунктирными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава. Размытая серая горизонтальная полоса маркирует собой зазор Фултона, разделяющий суперземли и мини-нептуны.

Помимо колебаний, вызванных планетой b, лучевая скорость звезды демонстрирует дополнительный линейный дрейф ~0.17 м/с в сутки, говорящий о наличии в этой системе еще одной планеты на широкой орбите. Через 150 суток наблюдений приращение скорости замедлилось до нуля, возможно, очерчивая экстремум кеплеровской кривой. Если в дальнейшем приращение скорости звезды сменит знак, орбитальный период внешней планеты будет лежать в интервале 260-400 суток, а ее минимальная масса составит 0.35-0.50 масс Юпитера. Для подтверждения наличия внешней планеты и определения ее параметров необходимы дальнейшие наблюдения.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2001.02217.pdf

 

 

10 января 2020
Трехпланетная система TOI-700 включает в себя аналог Земли

За последнее десятилетие достигнут значительный прогресс в обнаружении небольших (размерами меньше Нептуна) планет в обитаемой зоне других звезд. Исторически первой такой планетой стала Kepler-22 b, однако поскольку ее радиус составляет ~2.3 радиуса Земли, крайне маловероятно, что она является планетой земного типа. Позже «Кеплер» обнаружил в обитаемой зоне еще несколько планет с радиусами 1.4-1.7 радиусов Земли (например, Kepler-69 c, Kepler-62 e, f), но и они слишком велики, чтобы считаться аналогами Земли. Первой по-настоящему землеразмерной планетой в обитаемой зоне стала Kepler-186 f с радиусом 1.11 ± 0.14 радиусов Земли и температурным режимом Марса. К сожалению, удаленность (~179 пк) этой интересной системы и тусклость родительской звезды (+14.63) сильно затрудняют их изучение.

Наиболее удобны в поисках аналогов Земли близкие и сравнительно яркие красные карлики. Благодаря небольшим размерам дисков этих звезд транзиты планет оказываются глубже и заметнее, чем транзиты по дискам солнцеподобных звезд. Из-за своей малой массы красные карлики сильнее откликаются на гравитационное влияние своих планет, что облегчает измерение массы транзитных кандидатов методом лучевых скоростей.

Для поиска небольших планет у близких красных карликов было организовано несколько наблюдательных программ – транзитные обзоры MEarth и TRAPPIST, а также основанные на методе лучевых скоростей Pale Red Dot и SPECULOOS. В результате их деятельности было открыто несколько интереснейших систем, в том числе планета в обитаемой зоне у ближайшей к Солнцу звезды Проксима Центавра и семипланетная система TRAPPIST-1. Однако и Проксима, и TRAPPIST-1 являются тусклыми, но активными звездами с мощными вспышками, регулярно стерилизующими поверхность своих планет.

7 января 2020 года в Архиве электронных препринтов появилось сразу три статьи, посвященные трехпланетной системе TOI-700. Система была обнаружена миссией TESS и прошла стандартную процедуру валидации (статистического подтверждения). Третья планета в этой системе TOI-700 d имеет размеры, лишь немного превышающие земные, при этом получая 86 ⁺¹⁹/_-15% той энергии, что получает Земля от Солнца. Что важно – TOI-700 является очень спокойной звездой с низким уровнем активности.

Этот красный карлик спектрального класса M2 V удален от нас на 31.127 ± 0.02 пк. Масса звезды оценивается в 0.416 ± 0.01 солнечных масс, радиус – в 0.42 ± 0.03 солнечных радиуса, светимость составляет 2.33 ± 0.11% от светимости Солнца. Судя по медленному вращению и низкому уровню хромосферной активности, TOI-700 отличается зрелым возрастом, гарантированно превышающим 1.5 млрд. лет.

По счастливой случайности TOI-700 находится всего в 3° от южного полюса эклиптики, в области неба, где отдельные сектора TESS перекрываются. Благодаря этому телескоп снимал фотометрию этой звезды почти год (на 11 секторах из 13). Длительное время наблюдений позволило обнаружить три транзитных кандидата с периодами 9.977, 16.051 и 37.426 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.01 ± 0.09, 2.63 ± 0.24 и 1.19 ± 0.11 радиусов Земли, соответственно.

Валидация этой системы была проведена очень тщательно. Для исключения возможных затменно-переменных двойных фона в качестве источников транзитных сигналов исследователи получили снимки высокого разрешения окрестностей TOI-700 на 8.1-метровом телескопе Gemini. Кроме того, они подняли архивные снимки звезды, полученные в 1982, 1989 и 1996 годах. Поскольку звезда довольно быстро движется по небу (на 191.7 угловых миллисекунд в год), за эти годы она успела сместиться на ~7 угловых секунд. На снимках 80-х годов прошлого века в точке, где звезда находится сейчас, нет никаких источников, способных имитировать транзитные сигналы. Данные, полученные «Гайей», тоже свидетельствуют о том, что TOI-700 является одиночной. Спектры высокого разрешения не показывают никаких следов двойственности. Наконец, независимые наблюдения транзитов TOI-700 d на «Спитцере» исключили последний возможный источник ложнопозитивов – инструментальные артефакты TESS.

Все три планеты вращаются вокруг своей звезды по близким к круговым орбитам (эксцентриситеты ~0.03, в пределах погрешностей совместимые с нулем) на расстоянии 0.0637 ± 0.0064, 0.0925 ± 0.009 и 0.163 ± 0.015 а.е., соответственно. Температурный режим планеты b близок к температурному режиму Меркурия, скорее всего, она является горячим аналогом Венеры. Планета c по своим размерам – типичный мини-нептун. Наконец, планета d – наиболее полный аналог Земли из известных на данный момент.

Проанализировав небольшие отклонения времени наступления транзитов планет в этой системе от линейных эфемерид, авторы получили верхние пределы на их массы в 2.9, 6.5 и 5.1 масс Земли, соответственно.

Строение системы TOI-700 (вверху) и ее сравнение с Солнечной системой и системами Kepler-186, LHS-1140 и TRAPPIST-1 (внизу). Темно-серым цветом показано положение консервативной обитаемой зоны, светло-серым – положение оптимистичной обитаемой зоны.

Можно ли измерить массы планет в этой системе методом лучевых скоростей? Полуамплитуды колебаний лучевой скорости, наводимые на родительскую звезду, оцениваются для планет b, c и d в 0.57 м/с, 3.4 м/с и 0.59 м/с (с погрешностью 20%). Если массу средней планеты еще можно попытаться измерить современными средствами (например, с помощью спектрографа HARPS), то с планетами b и d придется ждать спектрографов нового поколения.

Еще одной возможностью остается тайминг транзитов. С 4 июля 2020 года начинается расширенная миссия TESS, когда телескоп снова будет наблюдать южную полусферу. Наблюдения в новой «быстрой» моде (каждые 20 секунд) позволят точнее определять моменты наступления транзитов. При удачном стечении обстоятельств можно будет определить массы трех транзитных планет системы TOI-700 и поискать там дополнительные не транзитные планеты.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2001.00952.pdf
https://arxiv.org/pdf/2001.00954.pdf

 

 

Архив новостей:

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012_1 2012_2 2013_1 2013_2 2014_1 2014_2 2015_1 2015_2 2016_1 2016_2 2017_1 2017_2 2018_1 2018_2 2019_1 2019_2