26 марта 2023
LHS 3154 b: нептун с температурным режимом Венеры у ультрахолодного карлика

Подавляющее большинство звезд в Галактике является красными карликами. Среди них выделяют группу ультрахолодных карликов с массами меньше 0.25 солнечных масс. Распространенность планет у ультрахолодных карликов известна плохо из-за крайней тусклости этих объектов, затрудняющей поиск планет. Среди самых известных ультрахолодных карликов с обнаруженными планетами – TRAPPIST-1 и звезда Тигардена. Предполагается, что большинство планет у ультрахолодных карликов должны иметь массы, сравнимые с массой Земли.

24 марта 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию планеты у ультрахолодного карлика LHS 3154. Планета была обнаружена методом лучевых скоростей с помощью ИК спектрографа HPF, установленного на 10-метровом телескопе им. Хобба-Эберли. Спектрограф чувствителен к лучам ближнего инфракрасного диапазона, где ультрахолодные карлики излучают максимум энергии.

LHS 3154 – красный карлик спектрального класса M6.5 V, удаленный от нас на 15.753 ± 0.009 пк. Его масса оценивается в 0.112 ± 0.003 солнечных масс, радиус – в 0.141 ± 0.004 солнечных радиусов, светимость в 840 раз меньше солнечной. Возраст звезды составляет 5 ⁺⁴/_-2 млрд. лет, содержание тяжелых элементов близко к солнечному.

Лучевая скорость LHS 3154 демонстрирует когерентное колебание с периодом 3.7178 ± 0.0008 суток, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что его вызывает планета с проективной (минимальной) массой 13.15 ± 0.83 масс Земли, вращающаяся вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.0226 ± 0.0002а.е. Температурный режим новой планеты близок к температурному режиму Венеры.

Вероятность транзитной конфигурации нептуна LHS 3154 b – 2.9%, однако в данных TESS никаких следов транзитов обнаружить не удалось, планета явно не является транзитной.

Хотя у некоторых ультрахолодных карликов обнаружены и достаточно массивные планеты (так, у GJ 3512 известна планета с минимальной массой ~0.46 масс Юпитера), как правило, они находятся на широких орбитах, за снеговой линией. С точки зрения теорий планетообразования трудно объяснить наличие такой относительно массивной планеты, как LHS 3154 b, на такой тесной орбите. Возможно, протопланетный диск LHS 3154 был существенно массивнее, чем протопланетные диски большинства других ультрахолодных карликов.

Планета LHS 3154 b (подписана) на плоскости «Орбитальный период – Отношение масс планеты и звезды» среди других планет ультрахолодных карликов. Кружками показаны транзитные планеты с измеренными массами, треугольниками – не транзитные планеты, для которых известны только проективные (минимальные) массы. Цвет планет отражает температуру их родительских звезд.

Авторы поискали в данных признаки наличия дополнительных планет, но ничего не обнаружили.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2303.13321.pdf

 

 

24 марта 2023
У двойника Солнца HIP 104045 открыты две планеты-гиганта

Одной из интереснейших целей сравнительной планетологии является поиск планетных систем, максимально похожих на Солнечную систему. Среди критериев похожести – схожесть родительских звезд (звезда должна иметь характеристики, максимально близкие к характеристикам Солнца) и наличие планеты-гиганта на широкой орбите с низким эксцентриситетом – аналога Юпитера. Изучение таких систем поможет лучше понимать особенности происхождения и эволюции нашей Солнечной системы.

3 марта 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух планет у двойника Солнца HIP 104045. Планеты были открыты методом лучевых скоростей в рамках проекта STPS (Solar Twin Planet Search = Поиск планет у двойников Солнца). Как следует из названия, проект посвящен поискам планет у солнцеподобных звезд, он ведется с 2006 года на Южно-Европейской обсерватории с помощью спектрографа HARPS.

HIP 104045 (HD 200633) – солнцеподобная звезда, удаленная от нас на 53.68 ± 0.08 пк. Ее масса оценивается в 1.030 ± 0.005 солнечных масс, радиус – в 1.05 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость на 11 ± 1% больше солнечной. И содержание тяжелых элементов, и возраст звезды (4.5 ± 0.5 млрд. лет) также близки к солнечным значениям.

В период с июля 2006 года по сентябрь 2019 года было получено 39 измерений лучевой скорости HIP 104045. Периодограмма показала наличие двух синусоидальных колебаний, не сопровождающихся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что оба колебания вызваны гравитационным влиянием планет.

Проективная (минимальная, m sin i) масса планеты b оценивается в 0.498 ± 0.074 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 3.46 ± 0.31 а.е. и делает один оборот за 2315 ± 310 суток. Его температурный режим соответствует дальнему краю Главного пояса астероидов в Солнечной системе.

Параметры второй планеты c определены хуже. Ее минимальная масса составляет 43.2 ± 10.3 масс Земли – перед нами или массивный нептун, или (что вероятнее) – легкий газовый гигант. Орбитальный период планеты c оценивается в 316 ± 75 суток, температурный режим является промежуточным между температурными режимами Земли и Венеры. Орбита планеты пролегает в оптимистичной обитаемой зоне, но, конечно, будучи планетой-гигантом, HIP 104045 c не может быть обитаемой.

Для уточнения параметров обеих планет необходимы дальнейшие наблюдения.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2303.01358.pdf

 

 

21 марта 2023
Свободно плавающих планет больше, чем вращающихся вокруг звезд?

Единственным методом, позволяющим обнаруживать свободно плавающие планеты и другие не светящиеся тела (например, одиночные черные дыры), является гравитационное микролинзирование. Еще в 2011 году коллаборация MOA объявила о наблюдении нескольких очень коротких (длящихся всего несколько часов) событий микролинзирования, вызванных объектами планетных масс. Эти события микролинзирования не показывали признаков наличия близкой звезды, а значит, обнаруженные планеты не принадлежали никакой звезде и свободно плавали в диске Галактики, или же, по крайней мере, находились на очень широких орбитах (были удалены от своих звезд более чем на ~10 а.е.). Дальнейшие наблюдения подтвердили вывод о наличии в Галактике обширной популяции свободно плавающих планет.

16 марта 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная оценкам распространенности свободно плавающих планет. Авторы проанализировали наблюдения, собранные коллаборацией MOA в период с 2006 по 2014 год. 1.8-метровый телескоп MOA II с полем зрения 2.18 квадратных градусов вел наблюдения галактического балджа, где звездная плотность наиболее велика. Из 3535 событий микролинзирования на одиночной линзе, зафиксированных коллаборацией, 10 событий имели продолжительность меньше 1 суток, а 13 показывали явно выраженный эффект конечных размеров источника (это происходит, когда звезда-источник достаточно велика, чтобы ее нельзя было считать точечным объектом – например, в случае, когда звезда-источник является красным гигантом). Эффект конечных размеров источника позволяет измерить радиус Эйнштейна объекта-линзы.

Построив модели балджа с разным количеством свободно плавающих планет и сравнив результаты расчетов с наблюдениями, авторы нашли, что на каждую звезду в среднем приходится 21 ⁺²³/_-13 свободно плавающих планет с массами от 0.033 до 6660 масс Земли. Полная масса свободно плавающих планет, приходящихся на одну звезду, оценивается в 80 ⁺⁷³/_-47 масс Земли. Распределение свободно плавающих планет по массам аппроксимируется степенным законом с показателем степени, близким к -2: dN/dlogM ~ M^{-0.96 +0.27/-0.47}, что соответствует степенному закону dN/dM ~ M^{-1.96 +0.27/-0.47}.

Наблюдение события микролинзирования не позволяет отличить реальные свободно плавающие планеты от планет, находящихся достаточно далеко от своих звезд, но обращающихся вокруг них, подобно Нептуну в Солнечной системе. Однако и тут возможны некоторые оценки. Опираясь на наблюдения двойных линз (систем звезда + планета),  авторы оценили среднюю распространенность удаленных, но связанных планет с массами в диапазоне 0.033–6660 масс Земли в 1.1 ^+0.6/_-0.3 на одну звезду. Это означает, что большинство свободно плавающих планет действительно являются свободно плавающими. Более того, количество свободно плавающих планет может быть в 5.8 ^+6.4/_-3.8 раз больше, чем совокупное количество планет, вращающихся вокруг каких-либо звезд!

Для подтверждения этого неожиданного вывода необходимы новые наблюдения, которые авторы надеются получить после запуска космического телескопа им. Нэнси Роман (WFIRST).

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2303.08280.pdf

 

 

20 марта 2023
Суперземля и мини-нептун у красного карлика TOI-2096

Одним из наиболее ярких открытий «Кеплера» явилось обнаружение зазора Фултона, или долины радиусов – резкого дефицита планет с радиусами 1.6-2.0 радиусов Земли, разделяющего преимущественно железокаменные суперземли и окутанные первичными водородно-гелиевыми атмосферами мини-нептуны. Что сформировало долину радиусов, до сих пор неясно; существует несколько сценариев, среди которых – потеря первичных водородных атмосфер путем фотоиспарения и образование суперземель из вещества диска, уже бедного газом. Разные сценарии предсказывают разную зависимость положения долины радиусов от свойств родительских звезд и степени нагрева планет. Чтобы выяснить, какой из сценариев ближе к истине, необходимо изучать планеты, расположенные вблизи или внутри долины радиусов, определяя их массы и средние плотности.

16 марта 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух планет у красного карлика TOI-2096. Радиусы планет находятся по разные стороны зазора Фултона, что в дальнейшем позволит уточнить его положение у звезд малых масс.

TOI-2096 – красный карлик спектрального класса M4 V, удаленный от нас на 48.46 ± 0.04 пк. Его масса оценивается в 0.231 ± 0.012 солнечных масс, радиус – в 0.235 ± 0.011 солнечных радиусов, светимость примерно в 169 раз меньше солнечной. Возраст звезды неизвестен, но, во всяком случае, он превышает 4 млрд. лет.

TOI-2096 попала на 14, 20 и 21 сектора TESS в рамках основной миссии и на 40, 41, 47 и 53 сектора в рамках расширенной миссии. Кривая блеска звезды продемонстрировала два транзитных сигнала с периодами 3.119 и 6.388 суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.24 ± 0.08 и 1.91 ± 0.10 радиусов Земли. Планеты вращаются вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.025 ± 0.001 0.040 ± 0.002 а.е, соответственно, их эффективные температуры оцениваются в 445 ± 13 и 349 ± 10 К.

Звезда прошла стандартную процедуру валидации. К сожалению, тусклость родительской звезды (+15.81 звездной величины) не позволила измерить массы планет методом лучевых скоростей. Исходя из эмпирических соотношений масса-радиус для известных экзопланет, массы планет b и c можно оценить в 1.9 ^+1.4/_-0.6 и 4.6 ^+3.5/_-1.8 масс Земли. Поскольку планеты близки к орбитальному резонансу 2:1, возможно, в будущем удастся измерить их массы методом тайминга транзитов.

Оба конкурирующих сценария предсказывают железокаменный состав планеты b, однако ожидаемая масса и средняя плотность планеты c зависит от сценария. В будущем измерение массы планеты c поможет определить основной механизм формирования долины радиусов у звезд красных карликов.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2303.08174.pdf

 

 

14 марта 2023
Неожиданно выживший: горячий нептун у красного гиганта

Резкий дефицит планет с радиусами 3-8 радиусов Земли и орбитальными периодами меньше 10 суток называется «пустыней горячих нептунов». Существует несколько гипотез, объясняющих наличие этой «пустыни» – от фотоиспарения атмосфер маломассивных планет до приливного разрушения легких газовых гигантов. Изучение планет, попадающих в «пустыню горячих нептунов», поможет определить вклад каждого из предложенных механизмов.

14 марта 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию транзитного горячего нептуна, вращающегося вокруг красного гиганта TIC 365102760. Планета сильно раздута и должна быстро терять атмосферу благодаря процессам фотоиспарения. Само существование этой планеты бросает вызов теоретикам – как она сумела выжить у такой старой и яркой звезды?

Звезда TIC 365102760 удалена от нас на 555.5 ± 7.6 пк. Она уже сошла с главной последовательности, миновала стадию субгиганта и находится в начале стадии красного гиганта. Ее масса оценивается в 1.21 ± 0.06 солнечных масс, радиус – 3.23 ± 0.12 солнечных радиусов, светимость примерно в 4.5 раза больше солнечной. TIC 365102760 отличается исключительно высоким содержанием тяжелых элементов – их в 3.4 раза больше, чем в составе Солнца. Возраст звезды составляет 7.2 ± 1.4 млрд. лет.

TIC 365102760 попала на 14, 15, 16, 41, 55 и 56 сектора TESS (наблюдения велись с перерывами с 18 июля 2019 года по 30 сентября 2022 года). Кривая блеска звезды продемонстрировала транзитный сигнал с периодом 4.213 суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 6.21 ± 0.76 радиусов Земли. Для подтверждения планетной природы транзитного кандидата и измерения его массы авторы получили 20 измерений лучевой скорости звезды с помощью спектрографа HIRES. Масса TIC 365102760 b оказалась равной 19.2 ± 4.2 масс Земли, что приводит к средней плотности 0.44 ^+0.23/_-0.15 г/куб.см. Планета вращается на среднем расстоянии 0.062 ± 0.005 а.е. (~4.14 звездных радиусов), эксцентриситет ее орбиты не превышает 0.4.

Планета TIC 365102760 b (показана звездой) на диаграмме «Масса – Радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Цветом показана инсоляция планет, цветовая шкала расположена справа от графика.

Расчеты интенсивности жесткого излучения звезды показывают, что, имея текущий размер, за все время своего существования планета должна была потерять от 24 до 65% своей массы. Если радиус планеты был больше, то и темпы потери водорода также должны быть больше. Альтернативная гипотеза состоит в том, что, напротив, пока родительская звезда находилась на главной последовательности, радиус планеты был меньше, чем сейчас, и составлял 5.0 ± 0.2 радиусов Земли, а затем быстро увеличился, когда возросла светимость звезды. По этой гипотезе в будущем TIC 365102760 b продолжит раздуваться, превращаясь в легкий газовый гигант с радиусом 7-8 радиусов Земли, а затем будет поглощена своей звездой.

Таким образом, некоторые горячие нептуны могут выживать в течение миллиардов лет даже несмотря на сильный нагрев, подытоживают авторы работы.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2303.06728.pdf

 

 

11 марта 2023
Мини-нептун у молодой звезды HD 207496 (TOI-1099)

Для понимания эволюции планетных систем необходимо изучать планетные системы разного (и притом хорошо определенного) возраста. Особенно информативно изучение молодых систем, поскольку многие важные процессы, формирующие облик планет, происходят в первый миллиард лет. Это и приливное взаимодействие с родительской звездой, и потеря атмосферы благодаря фотоиспарению или нагреву горячим ядром. Поэтому изучение молодых планетных систем привлекает повышенный интерес.

8 марта 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию мини-нептуна HD 207496 b. Планета была открыта TESS на 13 и 27 секторе и после процедуры валидации окончательно подтверждена методом лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS.

HD 207496 (TOI-1099) – оранжевый карлик спектрального класса K2.5 V, удаленный от нас на 23.638 ± 0.012 пк. Его масса оценивается в 0.80 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 0.77 ± 0.03 солнечных радиусов, светимость примерно в 3.5 раза меньше солнечной. Возраст звезды оценивается в 520 ± 260 млн. лет.

При массе 6.1 ± 1.6 масс Земли радиус планеты HD 207496 b составляет 2.25 ± 0.12 радиусов Земли, что приводит к средней плотности 3.17 ^+0.97/_-0.91 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.0629 ± 0.0011 а.е. (~21.5 звездных радиусов) и эксцентриситетом 0.23 ± 0.05, и делает один оборот за 6.441 суток. Эффективная температура планеты достигает 743 ± 26 К.

Планета HD 207496 b (показана черной точкой и подписана) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Цвет планет отражает степень их нагрева, цветовая шкала расположена в левом верхнем углу графика. Пунктирными цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава.

На диаграмме «Масса – Радиус» HD 207496 b располагается на линии воды, но крайне маловероятно, что она только из воды и состоит. Планете с такой средней плотностью могут отвечать разные варианты химического состава – от железокаменного ядра, окутанного протяженной водородно-гелиевой атмосферой, до супер-Ганимеда, включающего значительную фракцию воды, с тонкой водородной атмосферой.

Расчет интенсивности жесткого излучения звезды привел авторов к выводу, что независимо от состава планета должна полностью потерять первичную водородно-гелиевую атмосферу за 1.0 ± 0.6 млрд. лет. Таким образом, в будущем она станет или суперземлей, или, что вероятнее, супер-Ганимедом с атмосферой преимущественно из водяного пара.

Кроме RV-сигнала транзитной планеты авторы обнаружили еще один сигнал с периодом 2.29 суток и полуамплитудой ~0.7 м/с, соответствующий планете с минимальной массой 1.25 масс Земли. Однако его достоверность низкая, и транзитов с таким периодом в данных TESS не обнаружено. Авторы склонились к выводу, что сигнал является проявлением звездной активности, однако планируют продолжить наблюдения, чтобы поискать в этой системе дополнительные планеты.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2303.03775.pdf

 

 

3 марта 2023
Две планеты-гиганта у звезды TIC 279401253

Большинство экзопланет, известных к настоящему моменту, открыто транзитным методом с помощью космических телескопов «Кеплер» и TESS. Вероятность транзитной конфигурации обратно пропорциональна расстоянию между планетой и звездой, поэтому большинство транзитных планет находятся на тесных орбитах и очень горячи. Однако постепенно растет и количество более удаленных и относительно прохладных транзитных планет. Для многих из них было зафиксировано только одно транзитное событие, позволившее определить радиус планеты, а остальные ее характеристики пришлось определять другими методами – в частности, методом лучевых скоростей.

22 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух планет-гигантов у солнцеподобной звезды TIC 279401253. Исследователи заинтересовались этой звездой после того, как на ее кривой блеска, полученной TESS на 4 и 31 секторах, прорисовалось единственное транзитное событие с глубиной, соответствующей планете-гиганту. Предположив, что вокруг TIC 279401253 вращается сравнительно долгопериодический газовый гигант, авторы получили 19 замеров лучевой скорости этой звезды с помощью спектрографа FEROS и 14 измерений с помощью HARPS. Наблюдения охватили период с февраля 2021 года по октябрь 2022 года. В итоге им удалось не только измерить массу транзитной планеты, но и обнаружить еще одну (не транзитную) планету.

TIC 279401253 – солнцеподобная звезда, удаленная от нас на 287.1 ± 1.9 пк. Ее масса оценивается в 1.13 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 1.06 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость – в 1.25 ± 0.05 солнечных светимостей. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов (их примерно в полтора раза больше, чем в составе Солнца) и сравнительно молодым возрастом в 1.2 ^+1.0/_-0.8 млрд. лет.

При радиусе 1.00 ± 0.03 радиусов Юпитера масса планеты TIC 279401253 b достигает 6.14 ± 0.4 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 8.2 ± 1.1 г/куб.см. Этот массивный гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.369 ± 0.003 а.е. и эксцентриситетом 0.45 ± 0.03, и делает один оборот за 76.8 ± 0.06 суток. Его температурный режим оказывается близок к температурному режиму Меркурия, однако в перицентре планета подходит к своей звезде ближе Меркурия и нагревается сильнее.

Помимо колебаний, вызванных наличием планеты b, лучевая скорость TIC 279401253 продемонстрировала еще одно колебание большой амплитуды, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что его вызывает планета c с проективной (минимальной) массой 8.02 ± 0.18 масс Юпитера и орбитальным периодом 155.3 ± 0.7 суток. Орбита TIC 279401253 c также отличается заметным эксцентриситетом – 0.25 ± 0.04. Планеты находятся в орбитальном резонансе 2:1 – отношение их периодов колеблется вокруг 2, что делает эту систему динамически устойчивой. Период колебаний основных орбитальных параметров обеих планет составляет всего ~45 лет.

Планеты системы TIC 279401253 (показаны зеленым треугольником и ромбом) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных планет с измеренной массой. Цвет планет отражает их среднюю плотность, цветовая шкала расположена справа от графика. Положение TIC 279401253 c показано в предположении, что ее радиус тоже близок к радиусу Юпитера.

Сильное гравитационное взаимодействие между планетами большой массы должно приводить к значительным вариациям времени наступления транзитов. Однако поскольку удалось пронаблюдать только один транзит планеты b, авторы не могут предсказать их точно. Они планируют продолжить наблюдения за этой интересной системой, чтобы уточнить все ее параметры.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.10838.pdf

 

 

23 февраля 2023
TOI-3235 b: умеренно нагретая планета-гигант у красного карлика

Красные карлики богаты планетами, но, как правило, это планеты небольшого размера с радиусами меньше 4 радиусов Земли. Газовых гигантов у красных карликов известно очень мало, а по теории аккреции на ядро их не должно быть совсем (особенно у маломассивных звезд с массой меньше 0.5 солнечных масс). До сих пор неясно, как именно в небольших протопланетных дисках средних и поздних красных карликов умудряются сформироваться планеты-гиганты. Поэтому открытие каждой такой планеты представляет особый интерес.

21 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию газового гиганта у красного карлика TOI-3235. Планета была обнаружена TESS и подтверждена методом лучевых скоростей.

TOI-3235 – красный карлик спектрального класса M4 V, удаленный от нас на 72.5 ± 0.12 пк. Его масса оценивается в 0.394 ± 0.023 солнечных масс, радиус – в 0.37 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость примерно в 62 раза меньше солнечной. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их примерно в 1.8 раза больше, чем в составе Солнца.

TESS наблюдала звезду TOI-3235 на 11 и 38 секторах. Кривая блеска звезды продемонстрировала транзитный сигнал с периодом 2.59262 суток и глубиной ~0.1 звездной величины, соответствующей планете-гиганту радиусом 1.017 ± 0.044 радиусов Юпитера. Интересно, что транзиты у этой звезды были зафиксированы еще в 2017 году наземным транзитным обзором HATSouth, но тогда автоматический алгоритм счел их ложнопозитивом (затменной двойной) из-за большой глубины, не свойственной транзитам планет по дискам звезд.

После стандартной процедуры валидации авторы попытались измерить массу TOI-3235 b методом лучевых скоростей. Они получили 7 измерений лучевой скорости звезды высокоточным спектрографом ESPRESSO. Масса планеты оказалась равной 0.665 ± 0.025 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 0.78 ± 0.11 г/куб.см. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.029) на расстоянии 0.0271 ± 0.0005 а.е., его эффективная температура составляет 604 ± 19 К.

Планета TOI-3235 b (показана красной звездой и подписана) на плоскости «Масса – Радиус» среди других планет с измеренной массой у красных карликов. Цвет планет отражает массу их родительских звезд, цветовая шкала расположена справа от графика. Пунктирная и точечная кривые – теоретические соотношения масса-радиус для планет, расположенных ближе и дальше 0.1 а.е. от своей звезды (в предположении, что масса звезды равна 1 массе Солнца).

В качестве примера умеренно нагретой планеты-гиганта TOI-3235 b будет отличной целью для JWST, который сможет изучить свойства ее атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.10008.pdf

 

 

22 февраля 2023
AF Lep b: молодая массивная планета-гигант, обнаруженная с помощью астрометрии и на снимках

Одним из перспективных методов поиска и изучения экзопланет является получение их изображений (imaging). Однако до сих пор ни одна экзопланета не была зарегистрирована в отраженных лучах – слишком велик контраст между ослепительной звездой и тусклой планетой, отражающей звездный свет. Все планеты, которые проявились на снимках, были зафиксированы благодаря их собственному тепловому излучению. Все они – молодые массивные планеты-гиганты, которые образовались миллионы и десятки миллионов лет назад и все еще раскалены до 500-2500 К.

Массивная планета-гигант может проявлять себя не только как источник инфракрасного излучения, она будет доступна также ряду косвенных методов поиска экзопланет. В частности, гравитационное поле такой планеты заставит звезду двигаться по орбите вокруг их общего центра масс. Это движение может быть обнаружено как методом лучевых скоростей, так и с помощью астрометрии. Поскольку распространенность массивных планет у FG звезд сравнительно невелика (сейчас она оценивается в 5-6%), астрометрические или RV-сигналы от молодых звезд могут навести исследователей на системы с массивными планетами-гигантами, которых можно увидеть на снимках. В этом случае различные методы эффективно дополняют друг друга.

14 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов появилось сразу три статьи, посвященные открытию массивной планеты-гиганта у молодой звезды AF Lep (HD 35850). Подозрения в том, что у этой звезды есть планета, появились после сравнения данных астрометрических миссий «Гиппарх» и «Гайя». Измеренные положения AF Lep на небесной сфере демонстрировали ее ускорение, вызванное возможным наличием массивной планеты. Чтобы обнаружить эту планету непосредственно, три независимые группы исследователей получили снимки окрестностей звезды на телескопе Кек II помощью инфракрасной камеры NIRC2 и в разные эпохи на инструменте SPHERE, установленном на VLT. Все три группы обнаружили слабый инфракрасный источник, который был отождествлен с искомой планетой.

Изображения планеты AF Lep b, полученные на Кеке II (камера NIRC2) 21 декабря 2021 года (слева) и 3 февраля 2023 года (справа). Положение родительской звезды отмечено крестом.

Изображения планеты AF Lep b, полученные приемником IRDIS на SPHERE 20 октября 2022 года. Положение родительской звезды отмечено белым кружком.

AF Lep (HD 35850, HR 1817) – молодая звезда спектрального класса F8 V, удаленная от нас на 26.843 ± 0.014 пк. Ее масса оценивается в 1.20 ± 0.06 солнечных масс, радиус – в 1.25 ± 0.06 солнечных радиусов, светимость примерно вдвое больше солнечной. Возраст звезды составляет всего 24 ± 3 млн. лет, содержание тяжелых элементов в полтора раза выше солнечного. Звезда окружена протяженным осколочным диском с температурой 45-85 К.

Свойства планеты, полученные тремя группами (приведены в таблице), несколько различаются, но в целом согласуются друг с другом.

Таблица. Свойства планеты AF Lep b

Источник	Масса, масс Юпитера	Радиус, радиусов Юпитера	Большая полуось орбиты, а.е.	Орбитальный период, лет	Эксцентриситет	Наклонение орбиты, °
Franson et al.	3.3 ± 0.7*	–	8.4 ± 1.3	22 ± 5	0.24 +0.27/-0.15	50 +9/-12
Mesa et al.	5.24 ± 0.1	1.30-1.35	8.0 ± 0.9	20.6 ± 3.5	0.47 +0.17/-0.13	82 ± 23
Robert J. De Rosa et al.	4.3 +2.9/-1.2	1.28-1.38	9.3 +2.4/-1.8	24.8 +10/-6.8	0.32 +0.41/-0.23	98 +32/-42

*Приведена динамическая масса планеты, оцененная по влиянию на родительскую звезду.

В целом можно утверждать, что вокруг звезды AF Lep вращается молодая планета-гигант массой 2-6 масс Юпитера, которая продолжает сжиматься и нагрета до температуры 1000-1700 К. После остывания температурный режим AF Lep b будет соответствовать температурному режиму Юпитера. Орбита планеты отличается заметным эксцентриситетом, орбитальный период составляет 17-35 лет. Дальнейшие наблюдения позволят существенно уточнить ее параметры.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.05420.pdf
https://arxiv.org/pdf/2302.06213.pdf
https://arxiv.org/pdf/2302.06332.pdf

 

 

18 февраля 2023
TOI-3984A b и TOI-5293A b: планеты-гиганты у красных карликов, входящих в состав широких пар

Распространенность горячих юпитеров зависит от свойств родительских звезд. Если у солнцеподобных звезд этот параметр оценивается в 0.5-1%, у красных карликов он составляет всего 0.27 ± 0.09%. Однако точные оценки распространенности горячих юпитеров зависят от того, что именно мы считаем горячим юпитером. Если считать ими все газовые гиганты с орбитальными периодами короче 10 суток, то горячие юпитеры, вращающиеся вокруг красных карликов, часто оказываются не такими уж и горячими.

16 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию двух газовых гигантов у красных карликов TOI-3984A и TOI-5293A. Обе планеты были обнаружены TESS, прошли стандартную процедуру валидации, и были подтверждены методом лучевых скоростей. Оба гиганта вращаются вокруг звезд, входящих в состав широких пар.

TOI-3984A – красный карлик спектрального класса M4 V, удаленный от нас на 108.4 ± 0.3 пк. Его масса оценивается в 0.49 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 0.47 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость в 34.6 раз меньше солнечной. На расстоянии 3.27 угловых секунд (~356 а.е. в проекции на небесную сферу) располагается звездный компаньон – белый карлик массой около 0.75 солнечных масс и возрастом остывания, близким к 2.9 млрд. лет. С учетом свойств компаньона возраст системы оценивается в 4.0 ± 1.1 млрд. лет.

При радиусе 0.71 ± 0.02 радиусов Юпитера масса планеты TOI-3984A b составляет 0.14 ± 0.03 масс Юпитера или 44 ± 8.7 масс Земли – перед нами легкий газовый гигант. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.041 ± 0.002 а.е. и делает один оборот за 4.35333 суток. Эксцентриситет орбиты оценивается в 0.04 ± 0.05 или не превышает 0.23 с достоверностью 99.7%. Средняя плотность TOI-3984A b составляет 0.49 ± 0.11 г/куб.см, эффективная температура довольно умеренная – 563 ± 15 К.

TOI-5293A – еще один красный карлик спектрального класса M3 V, удаленный от нас на 106.8 ± 0.6 пк. Его масса и радиус составляют 0.54 ± 0.02 и 0.52 ± 0.02 солнечных масс и радиусов, соответственно, светимость в 25 раз меньше солнечной. На расстоянии 3.57 угловых секунд (~579 а.е. в проекции на небесную сферу) располагается звездный компаньон – красный карлик с радиусом около 0.26 солнечных. Возраст системы очень неуверенно оценивается в 0.7-5.1 млрд. лет.

Масса планеты TOI-5293A b составляет 0.54 ± 0.07 масс Юпитера, радиус – 1.06 ± 0.04 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.56 ± 0.09 г/куб.см. Гигант вращается по эллиптической орбите с большой полуосью 0.034 ± 0.004 а.е. и эксцентриситетом 0.08 ^+0.11/_-0.06, его орбитальный период равен 2.93029 суткам. Эффективная температура TOI-5293A b оценивается в 675 ± 42 К.

Планеты TOI-3984A b и TOI-5293A b (показаны звездами и подписаны) на плоскости «Масса – Радиус» среди других планет у красных карликов. Желтыми пятиугольниками показаны планеты с орбитальными периодами короче 10 суток и радиусами больше 8 радиусов Земли («горячие юпитеры»), серыми точками – остальные планеты. Серыми пунктирными линиями показаны линии равной плотности 0.1, 0.3 и 1 г/куб.см.

В оптическом диапазоне оба родительских красных карлика тусклые, но в инфракрасном диапазоне они довольно яркие. Поэтому обе планеты (особенно TOI-3984A b) будут хорошими целями для JWST как примеры умеренно нагретых газовых гигантов, свойства атмосфер которых можно будет изучить методами трансмиссионной спектроскопии.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.07714.pdf

 

 

15 февраля 2023
TOI-2525 b, c: две планеты-гиганта вблизи резонанса 2:1

Если горячие юпитеры, как правило, одиноки, теплые юпитеры (так называют газовые гиганты с периодами 10-300 суток) нередко входят в состав многопланетных систем. Для изучения таких систем наиболее плодотворно использовать и транзитный метод, и метод лучевых скоростей, при совместном применении позволяющие определять массы и радиусы планет. В случае, когда планеты находятся вблизи резонанса низкого порядка (т.е. когда их орбитальные периоды относятся друг к другу как небольшие целые числа, например, 2:1 или 3:2), массы планет также можно оценить методом тайминга транзитов.

14 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная двухпланетной системе TOI-2525. Звезда попала в область неба, которую TESS наблюдала в течение долгого времени, что позволило не только обнаружить два транзитных кандидата, но и зафиксировать масштабные вариации времени наступления транзитов, амплитуда которых достигает 0.2 суток. В дальнейшем оценка масс обеих планет была подтверждена методом лучевых скоростей.

TOI-2525 – ранний оранжевый карлик, удаленный от нас на 400 ± 2.3 пк. Его масса оценивается в 0.85 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 0.785 ± 0.007 солнечных радиусов, светимость – в 0.363 ± 0.016 солнечных светимостей. Звезда отличается несколько повышенным содержанием тяжелых элементов (их примерно в 1.4 раза больше, чем в составе Солнца) и зрелым, но плохо определенным возрастом в 4.0 ^+4.3/_-2.6 млрд. лет.

TOI-2525 попала на 1, 3-11, 13, 27, 28 и 30-39 сектора TESS. Кривая блеска звезды продемонстрировала два транзитных сигнала с периодами 23.288 ± 0.002 и 49.260 ± 0.001 суток и глубиной, соответствующей планетам-гигантам с радиусами 0.88 ± 0.02 и 0.98 ± 0.02 радиусов Юпитера, соответственно. Большая глубина транзитов позволила наблюдать их и на наземных телескопах, в частности, на 40-сантиметровом автоматическом телескопе ASTEP, установленном в Антарктиде на высоте 3230 метров над уровнем моря. Также исследователи получили 11 измерений лучевой скорости TOI-2525 с помощью спектрографов PFS и FEROS.

Моменты наступления транзитов обеих планет демонстрируют сильные вариации, складывающиеся в синусоидальные колебания, находящиеся в противофазе. Массы планет, определенные из анализа этих вариаций, составили 0.088 ± 0.005 и 0.709 ± 0.034 масс Юпитера, соответственно. Внутренняя планета TOI-2525 b вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.1511 ± 0.0025 а.е. и эксцентриситетом 0.159 ± 0.012, ее средняя плотность составляет всего 0.174 ± 0.016 г/куб.см. Внешняя планета TOI-2525 c вращается на среднем расстоянии 0.249 ± 0.004 а.е., ее эксцентриситет оценивается в 0.152 ± 0.006, а средняя плотность – 1.01 ± 0.08 г/куб.см. Температурный режим внешней планеты близок к температурному режиму Меркурия.

Взаимное наклонение орбит обоих тел составляет 2.0 ^+1.9/_-1.2°, т.е. система достаточно плоская. Обе планеты являются газовыми гигантами, причем TOI-2525 b относится к наиболее легким планетам этого типа.

Планеты системы TOI-2525 (показаны звездами) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных планет с измеренной массой. На левом графике цветом показана эффективная температура планет, на правом – их средняя плотность. Сплошной линией показано модельное соотношение масса-радиус для гипотетической планеты, вращающейся на расстоянии 0.2 а.е. от TOI-2525 в предположении, что возраст звезды составляет 3.1 млрд. лет.

Авторы проанализировали динамическую устойчивость этой системы на интервале 1 млн. лет и нашли ее полностью устойчивой.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.05694.pdf

 

 

13 февраля 2023
Определена распространенность землеразмерных планет у поздних красных карликов

Подавляющее большинство (свыше 70%) звезд Галактики являются красными карликами. Уже известно, что большинство планет, вращающихся вокруг красных карликов, отличаются небольшими размерами, т.е. представляют собой мини-нептуны, суперземли и планеты земного типа. Поэтому общее количество небольших планет в Галактике определяется именно красными карликами.

9 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная определению распространенности планет у поздних красных карликов с массами 0.1-0.3 солнечных масс. Как правило, эти звезды имеют спектральные классы M4-M7. Авторы рассмотрели все известные звезды этого типа, расположенные ближе 15 пк от Солнца (их оказалось 512). Далее они исключили из выборки тесные двойные звезды, оставив только одиночные или входящие в состав широких пар с разделением компонентов больше 4 угловых секунд, на этом этапе в списке осталось 413 звезд. Из них были выбраны 363 звезды, наблюдавшиеся TESS на 1-42 секторах (с 25 июля 2018 года по 14 сентября 2021 года) и имеющие собственный номер во входном каталоге TIC. По кривым блеска, полученным TESS, проводился автоматический поиск транзитных кандидатов с периодами от 0.1 до 7 суток. В результате авторы обнаружили 5 уже известных планет и 1 транзитный кандидат, чья планетная природа ожидает подтверждения (TOI-910).

Далее для каждой звезды авторы оценили эффективность TESS в зависимости от отношения радиуса планеты к радиусу звезды и орбитального периода планеты. В частности, они нашли, что планеты с радиусами меньше 0.5 радиусов Земли находятся под порогом обнаружения, а эффективность обнаружения планет с радиусами 0.5-0.9 радиусов Земли составляет в среднем 10-70%. Для планет с радиусами больше 1.4 радиусов Земли эффективность обнаружения близка к 1.

Следует отметить, что планетам с периодами 0.1-7 суток соответствует уровень инсоляции от 131-1771 до 0.5-6.1 земного (в среднем 4-200 земного), то есть речь идет об относительно горячих планетах, расположенных (в пересчете на масштабы Солнечной системы) внутри орбиты Венеры.

Что же оказалось?

Все шесть обнаруженных планет имеют радиусы в диапазоне 0.91-1.31 радиусов Земли, их орбитальные периоды лежат в диапазоне 0.4-7 земных суток. В диапазоне орбитальных периодов 0.1-0.4 суток не найдено ни одной планеты – и это при том, что для таких короткопериодических планет эффективность обнаружения максимальна. Также не было найдено ни одной планеты с радиусом больше 1.4 радиусов Земли. Видимое отсутствие таких планет не может быть объяснено наблюдательной селекцией, оно говорит о реальном дефиците тел на предельно тесных орбитах (периодам 0.1-0.4 суток соответствуют большие полуоси орбит, равные 2.0-6.9 радиусов звезды), а также мини-нептунов. Авторы говорят и о возможном дефиците планет с радиусами 0.5-0.9 радиусов Земли – хоть эффективность их обнаружения существенно меньше единицы, при большой распространенности таких планет хотя бы несколько из них должно быть открыто, чего не наблюдается. Исследователи наложили верхний предел на распространенность таких планет (с периодами до 7 суток) в 0.21 на одну звезду.

В итоге совокупная распространенность планет с радиусами 0.5-2 радиусов Земли и периодами 0.4-7 суток составила 0.61 ^+0.24/_-0.19 на один поздний красный карлик массой 0.1-0.3 солнечных. Верхний предел на распространенность планет с радиусом больше 1.4 радиусов Земли – 0.16 на 1 звезду с достоверностью 90%. Таким образом, количество земель и суперземель у поздних красных карликов как минимум в 14 раз превышает количество мини-нептунов.

Также на одну звезду в среднем приходится 0.49 ^+0.19/_-0.15 планет с инсоляцией 4-200 земных.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.04242.pdf

 

 

8 февраля 2023
TOI-1338 c (BEBOP-1 c) – первая планета, открытая методом лучевых скоростей и вращающаяся вокруг пары звезд

Среди неожиданных открытий «Кеплера» было обнаружение планет, вращающихся вокруг тесной пары звезд как целого. Такие системы были названы циркумбинарными. «Кеплер» обнаружил 13 циркумбинарных планет в 11 системах, а в июне 2020 года была представлена первая циркумбинарная планета, обнаруженная миссией TESS. TESS зафиксировала три транзитных события с периодом 95.2 дня одинаковой глубины, но разной продолжительности по диску одного из компонентов затменно-переменной двойной звезды, чья двойственность была известна с 2009 года. Система получила наименование TOI-1338.

Другая группа исследователей в рамках проекта BEBOP (Binaries Escorted By Orbiting Planets), созданного для изучения циркумбинарных планет, получила 123 спектра родительской двойной звезды с помощью спектрографа ESPRESSO и 61 спектр с помощью HARPS, охватив наблюдениями интервал в 1472 суток (~4 года). Успеха они не достигли, на массу транзитной планеты был получен только верхний предел. Однако исследователи обнаружили дополнительный когерентный RV-сигнал с периодом 215.5 ± 3.3 суток, не сопровождающийся никакими признаками звездной активности. Они пришли к выводу, что вокруг двойной звезды вращается еще одна планета, которую они назвали BEBOP-1 c (TOI-1338 c).

На данный момент система выглядит так.

Звезда TOI-1338 удалена от нас на 399 ± 3 пк и включает в себя два компонента. Главный компонент имеет спектральный класс F8 V, массу 1.13 ± 0.07 солнечных масс, радиус 1.345 ± 0.046 солнечных радиусов и примерно солнечное содержание тяжелых элементов. Второй компонент – красный карлик массой 0.313 ± 0.012 солнечных масс и радиусом 0.309 ± 0.006 солнечных радиусов. Оба компонента вращаются вокруг общего центра масс по эллиптической орбите с большой полуосью 0.132 ± 0.003 а.е., эксцентриситетом 0.1555 и орбитальным периодом 14.60856 суток. Система наблюдается с ребра, поэтому звезды регулярно затмевают друг друга. Возраст системы составляет 4.4 ± 0.2 млрд. лет.

Радиус внутренней (транзитной) планеты TOI-1338 b оценивается в 0.635 ± 0.015 радиусов Юпитера, или 6.85 радиусов Земли. Масса планеты не превышает 21.8 масс Земли, средняя плотность оказывается меньше 0.36 г/куб.см. Таким образом, перед нами небольшой газовый гигант. Планета b вращается вокруг двойной звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.461 ± 0.009 а.е. и эксцентриситетом 0.088 ± 0.004, и делает один оборот за 95.174 ± 0.035 суток. Наклонение орбиты планеты b к орбите двойной составляет 0.99 ± 0.3°, т.е. система достаточно плоская. TOI-1338 b немного горячее Меркурия.

Планета TOI-1338 b (показана коричневым треугольником, обозначающим верхний предел, и линией в сторону меньших масс) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных планет с измеренной массой. Темно-голубым цветом показаны планеты из циркумбинарных систем.

Проективная (минимальная, m sin i) масса внешней планеты TOI-1338 c оценивается в 0.205 ± 0.037 масс Юпитера. Поскольку эта планета не является транзитной, ее радиус остается неизвестным. Планета вращается вокруг родительской двойной по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.16) на среднем расстоянии 0.794 ± 0.016 а.е. и делает один оборот за 215.5 ± 3.3 суток. Ее температурный режим является промежуточным между температурными режимами Меркурия и Венеры.

Моделирование динамической устойчивости этой системы показало, что наклонение орбиты TOI-1338 c к орбите родительской двойной не может превышать 40°, а значит, масса планеты не превышает 0.28 масс Юпитера. Орбита планеты c должна испытывать прецессию с периодом ~119 лет, а значит, в течение этого времени TOI-1338 c должна дважды становиться транзитной. К сожалению, пока невозможно предсказать период наблюдаемости внешней планеты, однако можно надеяться, что в обозримом будущем ее радиус также будет измерен.

Информация получена: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab8a48/pdf
https://arxiv.org/pdf/2301.10794.pdf

 

 

7 февраля 2023
Раздутый горячий юпитер TOI-640 b находится на полярной орбите

В Солнечной системе плоскости орбит больших планет мало наклонены к солнечному экватору. В частности, наклонение земной орбиты оценивается в 7.155 ± 0.002°. Однако в экзопланетных системах эта величина может принимать самые разные значения – от нуля до 180°. Некоторые планеты находятся на полярных и даже ретроградных орбитах, что говорит о бурной динамической эволюции этих систем.

Измерить наклонение орбиты транзитной планеты возможно с помощью эффекта Росситера–Мак-Лафлина. Звезды вращаются вокруг своей оси, и в процессе вращения одно полушарие (половина видимого диска) приближается к нам, а второе удаляется. Соответственно, линии в спектре приближающегося полушария испытывают сдвиг в фиолетовую сторону, а линии в спектре удаляющегося полушария – сдвиг в красную сторону. В сумме это приводит к уширению спектральных линий, но средняя лучевая скорость звезды не меняется.

Когда на диск звезды вступает транзитная планета, она перехватывает часть лучей, приходящих от приближающегося или удаляющегося полушария, что приводит к изменению средней лучевой скорости звезды. Изменение средней лучевой скорости звезды во время транзита планеты имеет характерный вид, зависящий от наклонения нормали к плоскости орбиты планеты к оси вращения звезды, точнее, его проекции на небесную сферу (это угол принято обозначать буквой λ). Чтобы перейти от проекции λ к истинному (пространственному) углу ψ, необходимо знать наклонение оси вращения звезды к лучу зрения.

6 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению наклонения горячего юпитера TOI-640 b. Чтобы измерить эффект Мак-Лафлина, авторы получили 22 измерения лучевой скорости родительской звезды во время транзита планеты, происшедшего 26 февраля 2022 года. Эффект имел аномальный вид, соответствующий наклонению λ, равному 184 ± 3°, т.е. ретроградной орбите.

Чтобы измерить наклон оси вращения звезды к лучу зрения, авторы по фотометрии TESS определили период вращения звезды (6.7 ± 0.6 суток) и сравнили наблюдаемую скорость вращения звезды с истинной (первую – по уширению линий в спектре, вторую – как скорость вращения сферы радиусом 2.08 солнечных радиусов). Оказалось, что наклон оси вращения звезды к лучу зрения составляет 23 ± 3°, то есть мы видим звезду примерно со стороны полюса. С учетом этого истинный угол наклона орбиты к оси вращения звезды ψ составил 104 ± 2°.

Высококачественные спектры звезды, полученные спектрографом HARPS, позволили уточнить и другие параметры планеты. В частности, ее масса «уменьшилась» с 0.88 ± 0.16 масс Юпитера до 0.57 ±0.02 масс Юпитера, средняя плотность составила 0.138 ± 0.013 г/куб.см, а эффективная температура «подросла» до 1816 ± 39 К.

TOI-640 b (показана квадратом с черной обводкой) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Цветом показан уровень инсоляции планет, цветовая шкала (в логарифмическом масштабе) расположена справа от графика.

Авторы отмечают, что горячие юпитеры, вращающиеся вокруг звезд с температурой фотосферы больше 6250 К гораздо чаще оказываются на полярных орбитах, чем планеты более холодных звезд.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.01702.pdf

 

 

6 февраля 2023
K2-415 b: землеразмерная планета в 22 пк от Земли

Близкие и сравнительно яркие красные карлики – идеальная цель для поисков рядом с ними небольших планет. Из-за малого размера дисков красных карликов транзиты планет оказываются глубже, чем транзиты планет тоже же размера по дискам солнцеподобных звезд. Обнаружению мелких транзитов землеразмерных планет мешает турбулентная земная атмосфера, поэтому подавляющее большинство таких планет было открыто космическими транзитными миссиями «Кеплер» и TESS.

3 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию землеразмерной планеты K2-415 b. Планета была обнаружена «Кеплером» в рамках 16 наблюдательной кампании расширенной миссии K2, затем ее транзиты наблюдала TESS. Звезда прошла стандартную процедуру валидации (статистического подтверждения). Вероятность ложного открытия (т.е. не планетной природы транзитного кандидата) оценивается в 2·10^-4. Чтобы оценить массу кандидата, исследователи получили 42 измерения лучевой скорости звезды с помощью спектрографа IRD на Субару со средней погрешностью единичного измерения 4-7 м/с.

K2-415 (EPIC 211414619, TOI-5557) – красный карлик спектрального класса M5 V, удаленный от нас на 21.804 ± 0.009 пк. Его масса оценивается в 0.1635 ± 0.004 солнечных масс, радиус – в 0.1965 ± 0.006 солнечных радиусов, светимость в 285 раз меньше солнечной. Звезда отличается сравнительно быстрым вращением и умеренной хромосферной активностью.

Радиус планеты K2-415 b составляет 1.015 ± 0.05 радиусов Земли. Планета вращается вокруг своей звезды по круговой орбите на расстоянии 0.027 ± 0.00023 а.е. (29.6 звездных радиусов) и делает один оборот за 4.01797 суток. Освещенность, создаваемая звездой на орбите планеты, в 4.82 ± 0.45 раз превышает освещенность на орбите Земли. По всей видимости, планета представляет собой горячий аналог Венеры.

Формальное значение массы K2-415 b, полученное методом лучевых скоростей, составляет 3.0 ± 2.7 масс Земли. Поскольку погрешность сравнима с измеряемой величиной, авторы осторожно заявляют, что масса планеты не превышает 7.5 масс Земли. Этот предел слишком мягкий, чтобы наложить хоть какие-нибудь ограничения на состав планеты. Даже если бы она состояла из чистого железа, ее масса оказалась бы равной 2.2 масс Земли. В реальности масса K2-415 b должна быть еще меньше.

Планета K2-415 b (показана красным цветом) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Синим цветом показаны планеты маломассивных звезд с массами 0.1-0.3 солнечных, фиолетовым цветом – планеты системы TRAPPIST-1, серым цветом – все остальные. Цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава.

Как отмечают исследователи, чтобы более точно измерить массу K2-415 b, необходимо использовать более точные ИК-спектрографы, например, MAROON-X.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2302.00699.pdf

 

 

3 февраля 2023
GJ 463 b: массивный газовый гигант с тепловым режимом Урана

Метод лучевых скоростей позволяет обнаруживать экзопланеты практически с любым наклонением орбит, однако у него есть важный недостаток. Регистрация колебаний лучевой скорости звезды, вызванных гравитационным влиянием планеты, позволяет определить только проективную, или минимальную массу планеты m sin i, где i – наклонение орбиты планеты к лучу зрения. В случае, когда угол i мал (система наблюдается «плашмя»), истинная масса планеты может многократно превышать минимальную. Если планета не является транзитной, определить ее наклонение нелегко. Для большинства планет, открытых методом лучевых скоростей, наклонение орбиты и истинная масса остаются неизвестными.

Однако если масса планеты достаточно велика, а сама она удалена от своей звезды на значительное расстояние, появляется возможность определить массу планеты с помощью астрометрии. Поскольку и звезда, и планета вращаются вокруг общего центра масс, видимое движение звезды по небесной сфере становится волнообразным, причем амплитуда «волн» пропорциональна истинной массе планеты. Амплитуда «волн» очень мала, поэтому, чтобы их зарегистрировать, необходимы специализированные космические телескопы. В настоящее время на орбите работает европейская астрометрическая миссия «Гайя». Данные, полученные «Гайей», позволяют оценить наклонение орбиты и истинную массу массивных RV-планет на широких орбитах.

Еще в ноябре 2022 года в журнале The Astronomical Journal была опубликована статья, посвященная открытию методом лучевых скоростей планеты-гиганта у сравнительно близкого красного карлика GJ 463. С апреля 2008 года по январь 2022 года авторы получили 55 измерений лучевой скорости звезды на спектрографе HRS и 19 на HIRES. Лучевая скорость звезды продемонстрировала колебание с периодом 3448 ± 110 суток и полуамплитудой 33.3 ± 3 м/с, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что вокруг GJ 463 вращается планета-гигант.

GJ 463 – красный карлик спектрального класса M3 V, удаленный от нас на 18.365 ± 0.01 пк. Его масса оценивается в 0.49 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 0.49 ± 0.015 солнечных радиусов, светимость примерно в 29.6 раз меньше солнечной. Низкий уровень активности и сравнительно медленное вращение (период превышает 14 суток) говорит о зрелом возрасте в несколько миллиардов лет.

Минимальная масса (m sin i) GJ 463 b составляет 1.55 ± 0.15 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите с большой полуосью 3.53 ± 0.07 а.е. и эксцентриситетом 0.09 ^+0.18/_-0.05, и делает один оборот за 9.44 ± 0.3 года. Температурный режим планеты близок к температурному режиму Урана.

Какова же истинная масса GJ 463 b?

2 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья итальянского астронома Alessandro Sozzetti, посвященная измерению наклонения орбиты этой планеты с помощью данных, полученных астрометрическими миссиями «Гиппарх» и «Гайя». Исследователь нашел, что наклонение орбиты GJ 463 b составляет 153 ± 3° в случае проградной орбиты или 27 ± 3° в случае ретроградной. Истинная масса планеты оказывается равной 3.6 ± 0.4 масс Юпитера в первом случае и 3.4 ± 0.3 масс Юпитера во втором.

Формирование такой массивной планеты у такой легкой звезды непросто объяснить в рамках сценария аккреции на ядро. Возможно, при рождении GJ 463 была окружена массивным протопланетным диском, в котором развилась гравитационная неустойчивость.

Sozzetti отмечает, что 4-й релиз данных «Гайи», охватывающий 66 месяцев наблюдений и ожидающийся в конце 2025 года, позволит охватить большую часть витка гиганта GJ 463 b и существенно уточнить все параметры этой планеты.

Информация получена: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac8e05/meta
https://arxiv.org/pdf/2302.00413.pdf

 

 

2 февраля 2023
Теплый гигант TOI-1899 b оказался не раздутым

Сравнительно удаленные от родительской звезды планеты-гиганты (т.н. теплые юпитеры) редко оказываются транзитными, поскольку вероятность транзитной конфигурации обратно пропорциональна расстоянию между планетой и звездой. Также планеты-гиганты редко встречаются у звезд красных карликов. Поэтому транзитный теплый юпитер у красного карлика TOI-1899 оказался «редкостью в квадрате». Планета была представлена в июле 2020 года, ее обнаружила TESS по единственному транзитному событию. После стандартной процедуры валидации TOI-1899 b подтвердили методом лучевых скоростей.

На первый взгляд, планета казалась необычно раздутой – при массе 0.66 ± 0.07 масс Юпитера ее радиус достигал 1.37 ± 0.06 радиусов Юпитера. Эта величина обычна для горячих юпитеров, но в том-то и дело, что гигант TOI-1899 b горячим не был – вращаясь вокруг красного карлика с периодом 29.09 суток, он имел эффективную температуру, близкую к 380 К.

Наблюдения были продолжены, и 27 января 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная существенному уточнению свойств TOI-1899 b. Авторы пронаблюдали еще три транзита на TESS, несколько транзитов на наземных телескопах, и получили 33 дополнительных измерения лучевой скорости звезды в дополнение к 15 уже имеющимся. Все это позволило существенно уточнить и орбитальные, и физические параметры планеты.

Самое главное – уточненный радиус TOI-1899 b составил 0.99 ± 0.03 радиусов Юпитера, т.е. планета все-таки не раздута. Ее массу тоже уточнили, теперь она равна 0.67 ± 0.04 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 0.85 ± 0.10 г/куб.см. Эксцентриситет орбиты «уменьшился» с 0.12 ± 0.08 до 0.044 ± 0.029, т.е. орбита планеты близка к круговой.

Как пример сравнительно прохладного гиганта, TOI-1899 b будет отличной целью для JWST, который сможет исследовать свойства его атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии. Авторы промоделировали трансмиссионный спектр планеты и нашли, что JWST сможет обнаружить в ее атмосфере водяной пар и метан даже при наличии плотной высотной дымки.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.10837.pdf

 

 

20 января 2023
У красного карлика GJ 1151 обнаружен мини-нептун с температурным режимом Сатурна

В 2020 году радиотелескоп LOFAR зарегистрировал необычное радиоизлучение от ничем не примечательного красного карлика GJ 1151. Излучение регистрировалось в полосе 120-167 МГц, отличалось примерно плоским спектром и высокой степенью круговой поляризации (64 ± 6%), и не сопровождалось никакими признаками звездной активности. Исследователи выдвинули гипотезу, что излучение образуется в результате взаимодействия магнитного поля звезды с магнитосферой планеты земного типа, вращающейся вокруг родительской звезды с орбитальным периодом 1-5 суток.

Чтобы подтвердить или опровергнуть наличие такой планеты, сразу несколько научных коллективов приступило к измерению лучевой скорости GJ 1151 на различных чувствительных спектрографах. Некоторое время данные оставались противоречивыми. Одни группы находили в этой области планету, другие опровергали первых, ничего не обнаружив. Наконец, в статье, опубликованной в Архиве электронных препринтов 12 января 2023 года, авторы подытожили поиски планет в этой системе, объединив в своем анализе все доступные измерения лучевых скоростей GJ 1151, полученных на спектрометрах CARMENES, HARPS-N и HPF. Им все-таки удалось обнаружить планету – но совсем не там, где ожидалось.

GJ 1151 – красный карлик спектрального класса M4.5 V, удаленный от нас на 8.043 ± 0.004 пк. Его масса оценивается в 0.164 ± 0.009 солнечных масс, радиус – в 0.178 ± 0.004 солнечных радиусов, светимость примерно в 300 раз меньше солнечной. Медленное вращение (один оборот за 140 ± 10 суток) и низкий уровень активности говорят о зрелом возрасте звезды.

Авторы проанализировали 25 измерений лучевой скорости GJ 1151, полученные на HPF, 46 измерений на HARPS-N и 97 – на CARMENES (всего 168 за период в 2290 суток). Периодограмма показала наличие синусоидального колебания с периодом 389.7 ± 6.5 суток и полуамплитудой 3.1 ± 0.4 м/с, накладывающегося на параболу и не сопровождающегося никакими признаками звездной активности.

Авторы пришли к выводу, что синусоидальное колебание вызывается планетой с минимальной массой 10.6 ± 1.5 масс Земли, а парабола, возможно, отражает участок витка еще одной эксцентричной долгопериодической планеты-гиганта. Планета GJ 1151 b вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на расстоянии 0.571 ± 0.006 а.е., ее температурный режим близок к температурному режиму Сатурна. Минимальная масса внешней планеты превышает 0.16 масс Юпитера, а ее орбитальный период превышает 17.2 года. Вместе с тем астрометрические данные, полученные «Гайей», исключают наличие у GJ 1151 планеты с массой больше 3 (8) масс Юпитера с достоверностью 90 (99)%. Если параболический RV-сигнал действительно вызван планетой, ее масса должна попадать в интервал 0.16-8 масс Юпитера.

Уже полученные измерения лучевой скорости исключают наличие планеты с минимальной массой больше 0.73 масс Земли на орбите с периодом 1 суток, и больше 1.25 масс Земли на орбите с периодом 5 суток.

Как же объяснить излучение, зарегистрированное радиотелескопом LOFAR? Мини-нептун GJ 1151 b не может отвечать за его генерацию, поскольку находится далеко от звезды и вряд ли обладает мощным магнитным полем. Возможно, небольшая планета на тесной орбите в этой системе и правда существует, просто ее масса меньше, чем представленные в работе верхние пределы.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.04442.pdf

 

 

18 января 2023
Суперземля с ультракоротким периодом и еще одна планета у красного карлика GJ 806 (TOI-4481)

Подавляющее большинство звезд в окрестностях Солнца являются красными карликами. Планетные системы красных карликов, как правило, включают небольшие планеты – мини-нептуны и суперземли, нередко находящиеся на короткопериодических орбитах. Среди них встречаются и планеты с орбитальными периодами меньше 1 суток, которые называют планетами с ультракороткими периодами. Поскольку вероятность транзитной конфигурации для планет с ультракороткими периодами достаточно велика, обычно их обнаруживают транзитным методом, а затем подтверждают методом лучевых скоростей.

18 января 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планеты с ультракоротким периодом у красного карлика GJ 806 (TOI-4481). Планета была обнаружена TESS на 15 секторе, затем повторно наблюдалась на 41 секторе. После стандартной процедуры валидации авторы измерили массу транзитной планеты методом лучевых скоростей, попутно обнаружив в системе еще одну (а может, и две) не транзитные планеты.

GJ 806 – красный карлик спектрального класса M1.5 V, удаленный от нас на 12.064 ± 0.002 пк. Его масса оценивается в 0.413 ± 0.011 солнечных масс, радиус – в 0.414 ± 0.004 солнечных радиуса, светимость в 38.5 раз меньше солнечной. Звезда отличается пониженным содержанием тяжелых элементов – их в 1.9 раза меньше, чем в составе Солнца. Возраст GJ 806 очень неуверенно оценивается в 1-8 млрд. лет.

Кривая блеска звезды демонстрирует транзитный сигнал с периодом 0.92632 суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 1.33 ± 0.023 радиуса Земли. Чтобы измерить массу планеты, авторы получили 67 замеров лучевой скорости GJ 806 на спектрографе CARMENES со средней погрешностью единичного измерения 1.5 м/с, 37 замеров с помощью MAROON-X со средней погрешностью единичного измерения 0.4 м/с и 86 замеров на HIRES со средней погрешностью 2.4 м/с. Лучевая скорость звезды продемонстрировала два колебания с периодами 13.6 и 6.64 суток и полуамплитудой 3.55 и 4.1 м/с, соответственно. Только после удаления этих сигналов на периодограмме проявился пик с периодом 0.926 суток, соответствующий транзитной планете. Масса GJ 806 b оказалась равной 1.90 ± 0.17 масс Земли, что приводит к средней плотности 4.40 ± 0.45 г/куб.см. Эта средняя плотность слишком низка, чтобы планета оказалась железокаменной, скорее всего, она содержит 0.1-1% воды в виде пара и закритического флюида. GJ 806 b вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.0141 ± 0.0003 а.е. (7.3 звездных радиусов), ее эффективная температура достигает 940 ± 10 К.

Планета GJ 806 b (показана красным кружком) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных планет с измеренной массой. Желтыми точками показаны планеты у красных карликов, серыми точками – планеты у более горячих звезд. Вертикальная розовая полоса соответствует планете GJ 806 c, чей радиус остался неизвестным. Цветные линии показывают модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава.

Поскольку 6.64-суточный RV-сигнал является когерентным и не сопровождается никакими признаками звездной активности, авторы сочли, что он обусловлен не транзитной планетой с минимальной (m sin i) массой 5.8 ± 0.3 масс Земли. GJ 806 c вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.0523 ± 0.0011 а.е. (~27.1 звездных радиусов), ее эффективная температура составляет 490 ± 5 К. Пока не известно, является ли эта планета суперземлей или мини-нептуном.

Природа 13.6-суточного RV-сигнала пока не ясна. Авторы не могут ни доказать его планетную природу, ни надежно связать его с проявлениями звездной активности. Если этот сигнал вызывается планетой, то ее минимальная масса составит 8.5 ± 0.5 масс Земли, а эффективная температура – 385 ± 4 К.

Авторы отмечают, что суперземля GJ 806 b будет прекрасной целью для JWST, причем как для трансмиссионной, так и для эмиссионной спектроскопии.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.06873.pdf

 

 

16 января 2023
Два мини-нептуна влизи резонанса 2:1 у красного карлика TOI-4342

В настоящее время основной «фабрикой», поставляющей новые планеты научному сообществу, является обзорная транзитная миссия TESS. TESS была запущена 18 апреля 2018 года и приступила к научным наблюдениям 25 июля 2018 года. Во время основной миссии, продлившейся до 4 июля 2020 года, TESS пронаблюдала 70% небесной сферы, обнаружив 2241 транзитный кандидат.

Наблюдения в рамках расширенной миссии позволили обнаружить еще больше планет. Нередко бывает так, что единичный транзит небольшой планеты слишком мелкий (имеет малое соотношение сигнал/шум), чтобы его мог сразу обнаружить автоматический алгоритм обработки данных. Однако когда транзитных событий одной планеты набирается много, они суммируются, и достоверность транзитного сигнала повышается. Поэтому повторное наблюдение одного и того же участка неба способно привести к новым открытиям.

Именно это произошло с двумя планетами системы TOI-4342. TESS наблюдала звезду TOI-4342 на 13 и 27 секторах. В результате у нее были обнаружены две транзитные планеты с периодами 5.538 и 10.689 суток и радиусами 2.27 ± 0.04 и 2.42 ± 0.04 радиусов Земли, соответственно. По результатам наблюдений на обоих секторах отношение сигнал/шум для планет b и c достигает 13.1 и 11.5, хотя для каждого единичного транзита оно составляет всего 5.14 и 6.74, что ниже порога обнаружения.

TOI-4342 – красный карлик спектрального класса M0 V, удаленный от нас на 61.54 ± 0.07 пк. Его масса оценивается в 0.630 ± 0.009 солнечных масс, радиус – в 0.599 ± 0.013 солнечных радиусов, светимость в 13.4 раза меньше солнечной.

Звезда прошла стандартную процедуру валидации. Массы обеих планет, оцененные методом лучевых скоростей, не превышают 0.32 и 0.29 масс Юпитера, соответственно. Однако, скорее всего, они гораздо ниже – исходя из эмпирических соотношений масса-радиус, авторы оценили их в 7.8 ± 1.0 и 8.5 ± 0.9 масс Земли. Эффективные температуры обеих планет составляют 634 ± 6 К и 509 ± 5 К, обе они горячее Меркурия.

Авторы отмечают, что обе планеты будут хорошими целями для JWST как примеры умеренно нагретых мини-нептунов, вращающихся вокруг одной и той же звезды.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.01370.pdf

 

 

13 января 2023
JWST получил первый трансмиссионный спектр землеразмерной планеты

Трансмиссионная спектроскопия – мощный метод изучения атмосфер экзопланет. Однако до недавнего времени этому методу были доступны только протяженные водородные атмосферы планет-гигантов (преимущественно горячих юпитеров). Изучение атмосфер землеразмерных планет только начинается, и главные надежды здесь возлагаются на космический телескоп им Джеймса Вебба (JWST).

Транзитный кандидат у красного карлика LHS 475 (GJ 4102) был обнаружен TESS на 12 секторе, после чего звезда получила альтернативное наименование TOI-910. В дальнейшем LHS 475 наблюдалась на 13, 27 и 39 секторах. Кривая ее блеска продемонстрировала 45 транзитных событий глубиной 978 ± 73 ppm и продолжительностью 42 ± 13 минут, соответствующих планете с радиусом 0.99 ± 0.05 радиусов Земли и орбитальным периодом 2.029 суток. Родительская звезда – красный карлик спектрального класса M3.5 V – удалена от нас на 12.481 ± 0.007 пк, ее светимость в 114 раз меньше солнечной. Звезда отличается быстрым собственным движением – за год она смещается на небесной сфере на 1.28 угловых секунд.

Массу планеты не измеряли, но, считая LHS 475 b железокаменной, исследователи оценили ее массу в 0.914 ± 0.187 масс Земли. Из-за низкой светимости звезды эффективная температура планеты оказалась довольно умеренной – 586 ± 12 К в предположении нулевого альбедо и эффективного теплопереноса на ночную сторону.

12 января 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная наблюдениям LHS 475 b на JWST. 31 августа и 4 сентября 2022 года авторы пронаблюдали два транзита этой планеты с помощью спектрографа NIRSpec в моде G395H. Они построили зависимость глубины транзита от длины волны, на которой ведутся наблюдения, в диапазоне от 2.87 до 5.27 мкм, разбитом на 56 каналов.

Трансмиссионный спектр LHS 475 b (данные, полученные NIRSpec, показаны черными крестами) и модельные трансмиссионные спектры планеты для разных вариантов состава атмосферы.

Трансмиссионный спектр LHS 475 b оказался почти плоским. Это сразу исключило наличие атмосферы, состоящей преимущественно из водорода и гелия. С меньшей достоверностью авторы исключили также безоблачную атмосферу из метана с давлением у поверхности больше 1 бар. С данными согласуются модели планеты без атмосферы или с разреженной атмосферой, планеты с атмосферой из углекислого газа, и несколько хуже – с атмосферой из азота или водяного пара. Также возможна атмосфера с плотной высотной дымкой (облаками).

Как понять, какая из моделей ближе к истине? Отсутствие или наличие атмосферы можно установить, измерив температуру дневного полушария LHS 475 b. Эта планета почти наверняка захвачена в орбитально-вращательный резонанс 1:1 и повернута к своей звезде только одной стороной. Наличие плотной атмосферы способствует эффективному теплопереносу на ночную сторону, напротив, отсутствие атмосферы приведет к сильному нагреву дневного полушария и остыванию ночного. Так, в отсутствии атмосферы средняя температура дневного полушария составит 748 ± 16 К. В свою очередь, определить температуру дневного полушария возможно путем измерения глубины вторичного минимума в ИК-диапазоне (небольшого ослабления полного блеска системы при заходе планеты за звезду). Почти наверняка это будет сделано в ближайшие месяцы.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.04191.pdf
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-confirms-its-first-exoplanet

 

 

12 января 2023
Обнаружена четвертая планета в системе TOI-700

Сравнительно близкие и яркие красные карлики – самые удобные цели для поисков рядом с ними небольших планет. Многие красные карлики окружены компактными компланарными многопланетными системами, включающими в себя планеты небольших размеров. Одной из таких систем является TOI-700.

Система TOI-700 была представлена 3 года назад – в январе 2020 года. Она включает в себя три планеты с орбитальными периодами 9.977, 16.051 и 37.424 суток с радиусами 0.914 ± 0.053, 2.60 ± 0.14 и 1.073 ± 0.059 радиусов Земли, соответственно, вращающиеся вокруг красного карлика спектрального класса M2 V. Температурный режим мини-нептуна TOI-700 c грубо соответствует температурному режиму Венеры, а температурный режим суперземли TOI-700 d является промежуточным между температурными режимами Земли и Марса. Таким образом, TOI-700 d относится к потенциально обитаемым планетам.

11 января 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию четвертой планеты в этой системе. Благодаря тому, что TOI-700 попала в область длительного наблюдения TESS, расположенную вблизи южного полюса эклиптики, она наблюдалась продолжительное время – на 1, 3–11 и 13 секторах в первый год миссии и на 27, 28, 30, 31 и 33–38 секторах в третий год. Набор статистики позволил обнаружить в этой системе четвертую планету TOI-700 e, орбита которой проходит между орбитами планет c и d. Радиус новой планеты оценивается в 0.953 ^+0.089/_-0.075 радиусов Земли, орбитальный период – в 27.8098 ± 0.0005 суток. Как и остальные планеты в этой системе, TOI-700 e отличается низким эксцентриситетом (формальное значение 0.059 ^+0.057/_-0.042). Вероятность не планетной природы этого транзитного кандидата – всего 2.74·10^-4, т.е. она считается статистически подтвержденной, за все время наблюдений было зарегистрировано 14 транзитов.

Температурный режим новой планеты является промежуточным между температурными режимами Земли и Венеры (инсоляция 1.27 ± 0.15 земной), она попадает в оптимистичную обитаемую зону. Однако еще более важно то, что изучение TOI-700 e позволит разобраться, в чем причина драматической разницы между климатом Земли и Венеры. Заключается ли она лишь в повышенной инсоляции на орбите Венеры (1.91 земной), или в ее изначальной сухости, или причина кроется в каком-то катастрофическом событии в прошлом Венеры? Исследование климата TOI-700 e поможет ответить на эти вопросы.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.03617.pdf

 

 

10 января 2023
Wolf 1069 b: землеподобная планета в обитаемой зоне

Хотя к настоящему моменту открыто уже свыше 5.2 тысяч экзопланет, полных аналогов Земли среди них нет. Это вызвано огромными трудностями в обнаружении такой небольшой и маломассивной планеты, как наша, у звезды солнечного типа. Полуамплитуда колебаний лучевой скорости, наводимых Землей на Солнце, составляет всего ~9 см/сек, что находится за пределами возможностей даже лучших современных спектрографов. Глубина транзита Земли по диску Солнца составляет ~83 ppm, а это значит, что даже «Кеплер» – лучшая на текущий момент фотометрическая миссия – мог бы обнаружить Землю только за 5-6 транзитов, что потребовало бы 5-6 лет непрерывных наблюдений. Другими словами, полные аналоги нашей планеты до сих пор находятся под порогом обнаружения.

Однако если рассматривать планетные системы красных карликов, ситуация меняется. Из-за малых размеров дисков красных карликов транзиты планет более глубокие, чем транзиты планет того же размера по дискам солнцеподобных звезд. Из-за малой массы красных карликов они заметнее откликаются на гравитационное влияние своих планет, чем более массивные солнцеподобные звезды. Именно поэтому подавляющее большинство обнаруженных планет с массами меньше 2 земных вращаются вокруг красных и поздних оранжевых карликов.

9 января 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию возможной планеты земного типа у близкого красного карлика Wolf 1069. Возможной – потому что планета была обнаружена методом лучевых скоростей, а значит, нам известна только ее проективная (минимальная, m sin i) масса.

Wolf 1069 (GJ 1253, LHS 3549, LTT 15977) – красный карлик спектрального класса M5 V, удаленный от нас на 9.575 ± 0.002 пк. Его масса оценивается в 0.167 ± 0.011 солнечных масс, радиус – в 0.181 ± 0.006 солнечных радиусов, светимость примерно в 340 раз меньше солнечной. Очень медленное вращение и низкий уровень активности говорят о древнем возрасте в 7-11 млрд. лет.

С июня 2016 года по июнь 2020 года авторы получили 262 измерения лучевой скорости этой звезды с помощью визуального канала спектрометра CARMENES. Также авторы с 2017 по 2020 год вели фотометрические наблюдения Wolf 1069 для отслеживания ее активности.
Периодограмма показала наличие нескольких пиков, часть которых была связана с периодом вращения звезды вокруг своей оси, часть – с годовым циклом наблюдений. Однако один из периодов – 15.56 суток – не сопровождался ни какими-либо признаками звездной активности, ни особенностями, связанными с условиями наблюдений (например, с загрязнением спектров лунным светом). Авторы пришли к выводу, что вокруг звезды Wolf 1069 вращается планета с минимальной массой 1.36 ± 0.21 масс Земли. Уровень инсоляции на этой планете оценивается в 0.65 ± 0.03 земного, другими словами, ее температурный режим является промежуточным между температурными режимами Земли и Марса.

Транзитов Wolf 1069 b в данных TESS обнаружено не удалось, поэтому и радиус, и истинная масса планеты остаются неизвестными. Так что пока рано строить предположения о ее возможном климате. Тем не менее, планета выглядит хорошим кандидатом в потенциально обитаемые планеты.

Планета Wolf 1069 b (обведена голубой обводкой и подписана) на плоскости «Инсоляция – Эффективная температура звезды» среди других планет вблизи обитаемой зоны у звезд красных карликов. Светло-зеленым цветом показана оптимистичная, а темно-зеленым цветом – консервативная обитаемые зоны.

Полуамплитуда колебаний лучевой скорости Wolf 1069, наведенных планетой, составляет всего 1.07 ± 0.17 м/с, это меньше средней погрешности единичного измерения (1.67 м/с). Поэтому было бы неплохо подтвердить наличие этой планеты наблюдениями на других спектрографах северного полушария, например, HARPS-N, HIRES или EXPRES.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.02477.pdf

 

 

7 января 2023
Определены наклонения орбит и истинные массы шести долгопериодических планет

Метод лучевых скоростей позволяет определить только проективную, или минимальную массу планеты, т.е. произведение m·sin i, где i – наклонение орбиты планеты к лучу зрения. Если угол i мал (система наблюдается «плашмя»), истинная масса планеты может в несколько (а то и несколько десятков) раз превышать минимальную. То, что для метода лучевых скоростей выглядит как планета, может оказаться коричневым карликом или маломассивной звездой.

Для определения ориентации орбиты планеты и ее истинной массы возможно использовать астрометрию, т.е. определение точного положения родительской звезды на небесной сфере. Влияние планеты, особенно долгопериодической, заставляет звезду отклоняться от прямолинейного движения по небесной сфере, ее траектория становится волнообразной. Поскольку амплитуда этого отклонения пропорциональна массе планеты и большой полуоси ее орбиты, метод лучше всего подходит для массивных долгопериодических планет-гигантов.

4 января 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная определению наклонения орбиты и истинной массы шести RV-планет и одного коричневого карлика. Для этого авторы воспользовались данными, полученными астрометрическими миссиями «Гиппарх» и «Гайя». Также они провели поиск слабых компаньонов родительских звезд этих планет с помощью инструмента SPHERE. В итоге объект HD 211847 b, который выглядел как легкий коричневый карлик с минимальной массой 20.3 ± 4 масс Юпитера, оказался маломассивной звездой! У остальных шести родительских звезд светящихся компаньонов обнаружено не было.

Собрав все доступные измерения лучевых скоростей родительских звезд, промоделировав движение планет и сравнив результаты моделирования с наблюдениями, авторы определили истинные массы всех шести планет и существенно уточнили их орбитальные параметры.

Таблица. Параметры планет

Планета	Минимальная масса m sin i, масс Юпитера	Орбитальный период, сут.	Большая полуось, а.е.	Наклонение орбиты i, °	Истинная масса, масс Юпитера	Эксцентриситет орбиты
Eps Indi A b (HD 209100 b)	3.25 +0.39/-0.65	10932 ± 266	8.8 ± 0.2	91 ± 5	3.0 ± 0.1	0.48 ± 0.01
HD 13931 b	1.91 ± 0.08	4442 ± 49	5.33 ± 0.09	39 +13/-8 или 141 +9/-18	3.1 ± 0.8	0.02 ± 0.02
HD 115954 b	8.29 +0.75/-0.58	3258 ± 190	4.5 ± 0.2	59 ± 4 или 127 ± 4	8.5 +0.6/-0.4	0.46 ± 0.03
HD 219077 b	10.39 ± 0.09	5514 ± 44	6.4 ± 0.1	83 ± 3 или 97 ± 3	11.3 ± 0.4	0.59 ± 0.02
HD 222155 b	1.90 +0.67/-0.53	3470 ± 106	4.7 ± 0.1	66 +14/-11 или 115 +13/-16	2.1 ± 0.3	0.34 ±0.09
HIP 70849 b	3-15	3649 ± 18	3.99 ±0.07	96 ± 16	4.5 ± 0.4	0.65 ± 0.02

Как отмечают авторы статьи, пока астрометрические наблюдения позволяют определить параметры орбит только достаточно массивных планет с массами больше 2 масс Юпитера.

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2301.01263.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 2020_1 2020_2 2021_1 2021_2 2022_1 2022_2