 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
27 июня 2018
Легкий субсатурн и горячий юпитер: две новые транзитные планеты от миссии K2
12 июня 2018 года в Архиве электронных препринтов были опубликованы сразу две статьи, посвященные открытию EPIC 201498078 b – легкого газового гиганта, вращающегося вокруг своей звезды по резко эксцентричной орбите. Два независимых научных коллектива (R. Brahm et al. и M. C. Johnson et al.) изучили транзитный кандидат, обнаруженный «Кеплером» в рамках 14-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2, и измерили его массу методом лучевых скоростей. И если свойства родительской звезды в пределах заявленных погрешностей одинаковы, то масса планеты оказалась представленной в двух вариантах. Будущие наблюдения помогут уточнить, какое из предложенных решений ближе к истине.
EPIC 201498078 – звезда спектрального класса G7 IV, удаленная от нас на 214.6 ± 2 пк. Ее масса оценивается в 1.104 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 1.67 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость в 2.32 ± 0.12 раз превышает светимость Солнца. Звезда недавно покинула главную последовательность и начала эволюционировать в сторону превращения в красный гигант, ее возраст составляет 8.51 ± 0.53 млрд. лет.
Кривая блеска EPIC 201498078 демонстрирует глубокий и четкий транзитный сигнал с периодом 11.63365 ± 0.0001 земных суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 0.84 ± 0.01 радиусов Юпитера (R. Brahm et al.) или же 0.85 +0.026/-0.022 радиусов Юпитера (M. C. Johnson et al.). Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.1038 ± 0.0005 а.е. (R. Brahm et al.) или 0.102 ± 0.02 а.е. (M. C. Johnson et al.) и эксцентриситетом 0.42 ± 0.03 (0.39 ± 0.15). Пока оба полученных решения полностью согласуются друг с другом в пределах погрешностей.
А вот относительно массы планеты мнения не совпали. Для ее измерения Брэм с коллегами получил 12 замеров лучевой скорости родительской звезды с помощью спектрографа HARPS, 43 замера с помощью спектрографа FEROS и 3 – с помощью CORALIE. Группа Джонсона, в свою очередь, сделала 12 замеров с помощью спектрографа FIES, 8 замеров – на HARPS-N и 9 замеров на HARPS. В результате Брэм оценил массу EPIC 201498078 b в 0.179 ± 0.02 масс Юпитера, а Джонсон – в 0.223 ± 0.031 масс Юпитера. Средняя плотность планеты составляет, в свою очередь, 0.37 ± 0.05 г/куб.см или 0.48 ± 0.08 г/куб.см. Таким образом, планета EPIC 201498078 b представляет собой легкий газовый гигант с эффективной температурой около 1000К и шкалой высот 580 ± 100 км, что делает ее отличной целью для изучения свойств атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии.
Время скругления орбиты EPIC 201498078 b приливными силами со стороны близкой звезды оценивается в 1.7 млрд. лет, однако уже примерно через 1 млрд. лет планета будет поглощена раздувающейся звездой. Если же промоделировать эволюцию орбиты назад в прошлое, то оказывается, что когда возраст системы составлял ~1 млрд. лет, большая полуось орбиты планеты была равна 0.175 а.е., а эксцентриситет достигал 0.85! Таким образом, миграция EPIC 201498078 b на текущую орбиту произошла путем планет-планетного рассеяния.
EPIC 201498078 b (выделена горизонтальными голубыми полосками) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет. Цветом показана эффективная температура планет, размер кружков отражает амплитуду трансмиссионного спектра (transmission spectroscopy metric). Пунктирными серыми линиями показаны линии равной плотности (сверху вниз) в 0.3, 3 и 30 г/куб.см. Сплошная черная линия – теоретическая зависимость масса-радиус для планеты-гиганта с ядром из тяжелых элементов массой 10 масс Земли и уровнем освещенности, соответствующим EPIC 201498078 b.Второй планетой, представленной группой Джонсона, стал горячий юпитер EPIC 246911830 b. Планета вращается вокруг звезды спектрального класса F6 V массой 1.39 ± 0.06 солнечных масс, радиусом 1.69 ± 0.03 солнечных радиусов и светимостью ~4.2 солнечных, удаленной от нас на 676 ± 19 пк. Звезда входит в состав широкой пары: на расстоянии 0.605 ± 0.026 угловых секунд (409 ± 21 а.е. в проекции на небесную сферу) расположен звездный компаньон спектрального класса M5 V.
При массе 1.42 ± 0.32 масс Юпитера радиус планеты EPIC 246911830 b достигает 1.55 ± 0.06 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.50 ± 0.12 г/куб.см. Гигант вращается вокруг своей звезды по круговой орбите на расстоянии 0.0404 ± 0.0016 а.е. (~5.3 звездных радиуса) и делает один оборот за 2.62667 земных суток. Эффективная температура планеты достигает 1957 ± 78К.
Горячий юпитер EPIC 246911830 b достаточно горяч, чтобы в данных «Кеплера» имело смысл искать вторичный минимум – незначительное ослабление полного блеска системы, когда планета заходит за звезду. И этот минимум был обнаружен – с глубиной 71 ± 15 ppm! Его положение на фазовой кривой говорит об очень низком эксцентриситете орбиты планеты.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1806.04073.pdf
https://arxiv.org/pdf/1806.06099.pdf
23 июня 2018
Открыта вторая планета в системе GJ 1132
Первая планета у красного карлика GJ 1132 была открыта в 2015 году наземным транзитным обзором MEarth. Ею оказалась планета земного типа GJ 1132 b с массой ~1.6 земных масс, радиусом ~1.2 земных радиусов и орбитальным периодом около 1.6 земных суток. Масса планеты была измерена методом лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS, при этом погрешности в определении массы на тот момент были весьма велики (mb = 1.62 ± 0.55 масс Земли). Из-за низкой светимости родительской звезды, несмотря на тесную орбиту, температурный режим планеты b оказался весьма умеренным – 400-600К в зависимости от альбедо.
Поскольку небольшие планеты у красных карликов очень часто входят в состав многопланетных систем, измерения лучевой скорости звезды GJ 1132 были продолжены. С 6 июня 2015 года по 21 июня 2017 года исследователи получили 128 замеров с погрешностью единичного измерения 2-3 м/с. В результате была существенно уточнена масса планеты b (теперь она оценивается в 1.66 ± 0.23 масс Земли), а также зафиксированы еще два RV-сигнала, один из которых вызван планетой GJ 1132 c, а второй может как принадлежать планете d, так и являться проявлением звездной активности.
Минимальная масса (параметр m sin i) второй планеты GJ 1132 c оценивается в 2.64 ± 0.44 масс Земли. Суперземля вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.27) на среднем расстоянии 0.0476 ± 0.0017 а.е. и делает один оборот за 8.93 ± 0.01 земных суток. Температурный режим планеты c близок к температурному режиму Венеры, чьи более массивным аналогом она, скорее всего, и является.
Авторы поискали транзиты GJ 1132 c в данных «Спитцера», но ничего не обнаружили. В случае, если орбиты обеих планет лежат строго в одной плоскости (наклонение которой составляет 88.7°), внешняя планета и не должна проходить по звездному диску. В этом случае ее истинная масса будет равна 2.75 +0.76/-0.61 масс Земли, и она может быть как планетой земного типа, так и океанидой (суперганимедом).
Планета GJ 1132 b на плоскости «масса – радиус» (показана красным цветом) на фоне других транзитных экзопланет с массой менее 20 земных. Голубыми кружками отмечены Земля и Венера. Цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава, от чисто ледяных до чисто железных.Третий RV-сигнал имеет период 177 ± 5 земных суток и полуамплитуду 3.03 +0.58/-0.88 м/с. Если его вызывает планета GJ 1132 d, то ее минимальная масса составляет 8.4 +1.7/-2.5 земных масс, а большая полуось орбиты – 0.35 ± 0.01 а.е. Однако авторы не исключают, что эти колебания имеют звездную природу. Чтобы подтвердить или опровергнуть наличие планеты d, необходимы наблюдения звезды GJ 1132 в другом спектральном диапазоне, например, в ИК. Мониторинг лучевой скорости звезды с помощью инфракрасных спектрографов CARMENES или SPIRou поможет определить природу колебаний с периодом 177 суток.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1806.03870.pdf
21 июня 2018
Wolf-503 b: планета с радиусом 2 радиуса Земли у яркого оранжевого карлика
Хотя космический телескоп им. Кеплера в рамках основной миссии обнаружил тысячи планет с радиусами, промежуточными между радиусами Земли и Нептуна, подавляющее большинство из них вращается вокруг далеких и оттого тусклых звезд. Низкий блеск родительских звезд не позволяет измерять массы таких планет методом измерения лучевых скоростей и изучать свойства их атмосфер методами трансмиссионной спектроскопии. Загадочность самых распространенных по своим размерам планет Галактики усугубляется тем, что у них нет аналогов в Солнечной системе. Поэтому обнаружение планет промежуточного размера (1-3.8 радиусов Земли) у близких ярких звезд вызывает повышенный интерес.
12 июня 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию и валидации планеты радиусом ~2 радиуса Земли у близкого оранжевого карлика Wolf 503. Этот мини-нептун был обнаружен «Кеплером» во время 17 наблюдательной кампании расширенной миссии K2. Яркость родительской звезды делает планету прекрасной целью для будущих исследований.
Wolf 503 (HIP 67285, EPIC 212779563) – звезда главной последовательности спектрального класса K4 V, удаленная от нас на 44.58 ± 0.1 пк. Ее масса оценивается в 0.69 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 0.69 ± 0.025 солнечных радиусов, светимость составляет 0.227 ± 0.01 светимостей Солнца. Звезда отличается древним возрастом – 11 ± 2 млрд. лет – и резко пониженным содержанием тяжелых элементов (их в ~3 раза меньше, чем в составе Солнца).
Кривая блеска Wolf 503 демонстрирует транзитный сигнал с периодом 6.0012 ± 0.0001 земных суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 2.03 ± 0.08 радиусов Земли. Всего наблюдалось 11 транзитных событий. Для исключения астрофизических явлений, имитирующих транзитные сигналы (например, затменно-переменных двойных заднего фона) исследователи получили снимки высокого разрешения окрестностей звезды с помощью камеры PHARO, установленной на 200-дюймовом телескопе Хейла Паломарской обсерватории. Также, поскольку Wolf 503 обладает сравнительно быстрым собственным движением, были изучены архивные снимки области, где звезда находилась в момент наблюдений «Кеплером». Никаких признаков двойственности самой звезды или наличия рядом с ней фоновых звезд, способных загрязнить кривую блеска, обнаружено не было.
Планета Wolf 503 b вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.057 ± 0.002 а.е. и нагрета до температуры 805 ± 9К (в случае нулевого альбедо и эффективного теплопереноса на ночную сторону).
Яркость Wolf 503 в инфракрасной полосе H достигает 7.77 звездных величин. Масса планеты Wolf 503 b в случае земного (железокаменного) состава составит 14 земных масс, при наличии водородно-гелиевой атмосферы с массовой долей всего в 0.01% – 8 земных масс, при соответствии эмпирического соотношения масса-радиус для планет этого размера – 5.3 земных масс. Соответственно, в каждом из этих случаев планета будет наводить на свою звезду колебания лучевой скорости с полуамплитудой 6.3, 3.6 и 2.4 м/с. Подобные величины вполне доступны лучшим современным спектрографам, так что масса и средняя плотность Wolf 503 b может быть измерена методом лучевых скоростей уже в ближайшем будущем.
Также планета станет прекрасной целью для космического телескопа им. Джеймса Вебба, чей запуск, к сожалению, снова и снова откладывается. Пока авторы планируют пронаблюдать транзиты Wolf 503 b с помощью «Хаббла».
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1806.03494.pdf
17 июня 2018
NGTS-3A b: горячий юпитер в неразрешенной двойной системе
Более трех сотен внесолнечных планет открыто наземными транзитными обзорами, и совсем скоро к ним присоединится космическая фотометрическая миссия TESS. Эти обзоры основаны на фотометрических замерах, проводимых телескопами с небольшой апертурой, широким полем зрения и сравнительно большим размером одного пикселя (больше 5 угловых секунд на пиксель). Соответственно, кривые блеска целевых звезд часто оказываются загрязнены светом неразрешенных звездных компаньонов (когда звезда, считающаяся одиночной, оказывается двойной или кратной системой) или затменно-переменных звезд фона, чей свет попадает на тот же пиксель матрицы, что и свет целевой звезды. Благодаря этому обстоятельству только около 1% транзитных кандидатов, обнаруженных наземными транзитными обзорами, оказываются планетами, остальные 99% представляют собой тот или иной вид ложнопозитивов. Как правило, транзитные сигналы, имитирующие транзитные сигналы планет, создаются затменно-переменными двойными со скользящим транзитом (когда звезды касаются друг друга только краешком) или затменно-переменными двойными заднего фона.
4 мая 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию транзитного горячего юпитера NGTS-3A b. Статья читается как настоящий детектив или отчет о расследовании – авторам пришлось проанализировать целый массив разноречивой информации, включая колебания лучевой скорости звезды, многополосную фотометрию, анализ сдвига центра изображения звезды во время транзита, функции перекрестной корреляции и пр., чтобы аккуратно восстановить строение этой системы.
Звезда NGTS-3, которая выглядела одиночной солнцеподобной звездой, оказалась неразрешенной двойной, состоящей из главного компонента спектрального класса G6 V и компаньона спектрального класса K1 V, разделенных угловым расстоянием менее 1 угловой секунды (а поскольку «Гайя» тоже не смогла разрешить эту систему – даже менее 0.4-0.5 угловых секунд). Точное линейное расстояние между звездами неизвестно, как пишут авторы исследования, оно превышает 500 а.е. (т.е. орбитального движения вокруг общего центра масс обнаружено не было). Планета вращается вокруг главного компонента системы.
Масса планеты NGTS-3A b достигает 2.38 ± 0.26 масс Юпитера, что при радиусе 1.48 ± 0.37 радиусов Юпитера приводит к средней плотности 0.41 +0.55/-0.20 г/куб.см. Гигант вращается вокруг своей звезды на расстоянии ~6.5 звездных радиусов и делает один оборот за 1.67537 земных суток.
Авторы отмечают, что случай NGTS-3A b может оказаться не таким уж и экзотическим. Двойные и кратные системы широко распространены в мире звезд. Недостаток наблюдательных данных и/или их поверхностный анализ может приводить к неучету возможной двойственности (кратности) родительских звезд и неверным оценкам параметров транзитных планет.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.01378.pdf
11 июня 2018
В атмосфере планеты WASP-107 b обнаружен гелий
Гелий – второй по распространенности элемент после водорода, на него приходится заметная доля массы планет-гигантов Солнечной системы. Нет сомнений, что он входит в состав также и внесолнечных планет-гигантов. Однако до последнего времени гелий в атмосферах экзопланет не обнаруживали.
В мае 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная уверенной (с достоверностью 4.5 сигма) регистрации гелия в атмосфере очень теплого субсатурна WASP-107 b. Открытие было сделано путем трансмиссионной спектроскопии планеты с помощью космического телескопа им. Хаббла.
WASP-107 b – очень легкий и рыхлый газовый гигант – был представлен в январе 2017 года. При радиусе 0.94 ± 0.02 радиусов Юпитера его масса составляет всего 0.12 ± 0.01 масс Юпитера (38 масс Земли или 2.2 масс Нептуна), что приводит к средней плотности 0.186 ± 0.027 г/куб.см. Планета вращается вокруг активного оранжевого карлика спектрального класса K6 V, делая один оборот за 5.72 земных суток, его эффективная температура оценивается в ~770 K.
31 мая 2017 года авторы статьи наблюдали транзит WASP-107 b с помощью третьей широкоугольной камеры «Хаббла» (WFC3). Время наблюдений составило 7 часов, было получено 84 спектра в диапазоне от 800 до 1100 нм (ближний ИК диапазон). В результате в трансмиссионном спектре планеты была обнаружена узкая линия гелия с длиной волны 10833 Ангстрем (точнее, триплет из очень близко расположенных линий).
Трансмиссионный спектр планеты WASP-107 b – в линейной шкале (вверху) и в логарифмической шкале (внизу). Пунктирной голубой линией показана граница полости Роша для планеты WASP-107 b. Положение линии гелия показано темно-желтой вертикальной чертой. Бирюзовым цветом показаны замеры, полученные авторами статьи, черным цветом – замеры, полученные ранее, в более длинноволновом диапазоне (1.1-1.6 мкм).Излучение в линии гелия поглощается в верхней атмосфере WASP-107 b, на уровне давлений в нанобары и микробары. Но свет в соседних спектральных каналах поглощается гораздо глубже – на уровне давлений в десятки и сотни миллибар. Авторы исследования подтверждают существование слоя высотных облаков в атмосфере планеты и наличие водяного пара с относительной концентрацией 5·10-3–4·10-2.
Окрестности линии гелия в большом масштабе.Моделирование атмосферы WASP-107 b показало, что планета теряет вещество с темпом 1010–3·1011 г/с, что соответствует потере 0.1-4% массы за миллиард лет. От планеты в антизвездном направлении тянется кометоподобный «хвост», который в будущем можно будет обнаружить по синему смещению линии гелия (ожидаются скорости в сотни километров секунду).
Информация получена: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1805/1805.01298.pdf
8 июня 2018
Пять планет у красных карликов: многопланетные системы K2-239 и K2-240
Красные карлики (звезды главной последовательности спектрального класса M, чьи массы лежат в диапазоне 0.1-0.6 солнечных масс) составляют около 70% всех звезд Галактики. Данные, полученные космическим телескопом им. Кеплера как в рамках основной миссии, так и во время расширенной миссии K2, показали, что планетные системы красных карликов, во-первых, очень распространены, а во-вторых, состоят в основном из небольших планет – земель, суперземель и мини-нептунов.
6 июня 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планетных систем у двух красных карликов K2-239 и K2-240. K2-239 была обнаружена во время 14-й, а K2-240 – 15-й наблюдательной кампании «Кеплера». Обе планетные системы прошли стандартную процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы). В частности, были получены снимки высокого разрешения окрестностей обеих звезд с помощью камеры NIRC2 10-метрового телескопа Кек II и показано отсутствие близких фоновых звезд, которые могли бы загрязнить кривую блеска.
K2-239 (EPIC 248545986) – красный карлик спектрального класса M3 V, удаленный от нас на 49 ± 3 пк. Его масса оценивается в 0.40 ± 0.01 солнечных масс, радиус – в 0.36 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость составляет всего 1.6 ± 0.1% светимости Солнца.
Кривая блеска K2-239 демонстрирует три транзитных сигнала с периодами 5.240 ± 0.001, 7.775 ± 0.001 и 10.115 ± 0.001 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.1 ± 0.1, 1.0 ± 0.1 и 1.1 ± 0.1 радиусов Земли. Система близка к орбитальному резонансу 2:3:4. Судя по компактности системы и наличию резонансов, эксцентриситеты орбит планет близки к нулю. Эффективные температуры планет оцениваются авторами в 502 ± 22, 427 ± 24 и 399 ± 18К.
Исходя из эмпирического соотношения между радиусом и средней плотностью планет авторы оценили массы планет в этой системе в 1.4 ± 0.4, 0.9 ± 0.3 и 1.3 ± 0.4 масс Земли. Планеты такой массы будут наводить на свою звезду колебания лучевой скорости с полуамплитудой ~0.9, ~0.5 и ~0.7 м/с, доступные для измерения с помощью спектрографов нового поколения, например, ESPRESSO на VLT.
K2-240 (EPIC 249801827) – еще один красный карлик, но несколько побольше и поярче K 2-239, его спектральный класс M 0.5 V . Масса звезды составляет 0.58 ± 0.01 солнечных масс, радиус – 0.54 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость – 5.3 ± 0.2% светимостей Солнца. Звезда удалена от нас на 70 ± 3 пк.
Кривая блеска K2-240 демонстрирует два транзитных сигнала с периодами 6.034 ± 0.001 и 20.523 ± 0.001 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 2.0 +0.2/-0.1 и 1.8 +0.3/-0.1 радиусов Земли. Эффективные температуры планет оцениваются в 586 ± 24 и 389 ± 19К. Исходя из эмпирического соотношения между радиусом и средней плотностью массы планет были оценены в 5.0 +0.5/-0.2 и 4.6 +0.7/-0.3 масс Земли. На свою звезду планеты такой массы будут наводить колебания с полуамплитудой ~2.5 и ~1.5 м/с, соответственно. Как и в предыдущем случае, авторы надеются на измерение масс планет с помощью спектрографа ESPRESSO.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1806.01181.pdf
4 июня 2018
NGTS-2 b: раздутый горячий гигант у яркой F-звезды
NGTS (Next Generation Transit Survey = Транзитный обзор следующего поколения) – новый наземный транзитный обзор, основанный на наблюдениях, проводимых комплексом из 12 автоматических телескопов с апертурой 20 см, расположенным в обсерватории Параналь, Чили. Основная цель нового обзора – обнаружение нептунов и субсатурнов, вращающихся вокруг сравнительно ярких (до 13 видимой звездной величины) оранжевых и ранних красных карликов. Ну а пока в «сети» обзора попадает рыба покрупнее – 29 мая 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию «раздутого» горячего юпитера у звезды спектрального класса F5 V. Подтверждение планетной природы транзитного кандидата и измерение его массы было проведено методом измерения лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS.
NGTS-2 – звезда главной последовательности спектрального класса F5 V, удаленная от нас на 360.3 +8.3/-7.8 пк. Ее масса оценивается в 1.64 +0.19/-0.22 солнечных масс, радиус – в 1.70 ± 0.05 солнечных радиусов, светимость в 4.6 раза превосходит светимость Солнца. Возраст звезды составляет 2.17 ± 0.37 млрд. лет.
При массе планеты NGTS-2 b, равной 0.74 ± 0.13 масс Юпитера ее радиус достигает 1.595 ± 0.047 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.226 ± 0.04 г/куб.см. Этот раздутый гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.063 ± 0.003 а.е. и делает один оборот за 4.51116 ± 0.00006 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается авторами в 1468 ± 45К.
Высокая температура и сравнительно малая масса приводит к большой шкале высот (около 760 км). Вместе с яркостью родительской звезды (+10.96) это делает планету идеальной целью для изучения свойств атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии.
Планета NGTS-2 b (на нее указывает красная стрелка) на плоскости «эффективная температура – радиус планеты». Массы планет отражены с помощью цветовой шкалы. Хорошо заметна тенденция увеличения радиуса планет по мере роста их эффективной температуры.
Планета NGTS-2 b (показана красным цветом) на плоскости «масса – средняя плотность». Цветными линиями показаны теоретические соотношения масса – средняя плотность для планет гигантов с ядром массой 100 масс Земли (сплошные линии) и без ядра (пунктирные линии), для различных вариантов возраста и эффективной температуры.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.10449.pdf
30 мая 2018
В системе HAT-P-11 открыта вторая планета
HAT-P-11 b – самая маленькая планета среди открытых наземными транзитными обзорами, и второй известный людям транзитный нептун (первым был открыт GJ 436 b). Несмотря на близость к родительской звезде (орбитальный период HAT-P-11 b составляет 4.888 земных суток), орбита планеты оказалась заметно эксцентричной. В дальнейшем путем измерения эффекта Мак-Лафлина удалось выяснить, что орбита HAT-P-11 b является еще и почти полярной – наклонение орбиты к оси вращения звезды составило ~100°. Все это означает, что система HAT-P-11 является возмущенной, динамически «горячей».
25 мая 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию второй (не транзитной) планеты HAT-P-11 c. Авторы измеряли лучевые скорости родительской звезды с помощью спектрографа HIRES, установленного на 10-метровом телескопе Кек I. Начиная с августа 2007 года было получено 253 замеров с точностью единичного замера около 1 м/с. Одновременно исследователи измеряли уровень хромосферной активности звезды (индекс SHK), чтобы отделить колебания, вызванные звездной активностью, от колебаний, наведенных возможными планетами. В результате кроме колебания лучевой скорости HAT-P-11, обусловленного внутренней планетой b, было обнаружено дополнительное колебание с полуамплитудой 35 м/с и периодом ~9.3 земных года, не связанное с каким-либо проявлением звездной активности. Авторы статьи пришли к выводу, что оно вызвано планетой-гигантом на эксцентричной орбите.
Минимальная масса (параметр m sin i) планеты HAT-P-11 c оценивается в 1.60 ± 0.09 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по резко эксцентричной орбите с большой полуосью 4.13 +0.29/-0.16 а.е. и эксцентриситетом 0.60 ± 0.03, и делает один оборот за 3407 +360/-190 земных суток. Расстояние между планетой и звездой меняется от 1.67 ± 0.14 а.е. в перицентре до 6.61 +0.52/-0.30 а.е. в апоцентре.
Наклонение орбиты планеты HAT-P-11 c неизвестно. Из-за общей «взболтанности» системы оно может кардинально отличаться от наклонения внутренней планеты HAT-P-11 b. Здесь авторы возлагают большие надежды на результаты астрометрической миссии «Гайя», которая сможет наложить важные ограничения на ориентацию орбиты внешней планеты в рамках основной 5-летней миссии и полностью определить ее в случае продления работы до 10-летнего срока.
Планета HAT-P-11 b на плоскости «эффективная температура звезды – наклонение орбиты планеты к оси вращения звезды». У горячих звезд (горячее 6000К) планеты на резко наклоненных орбитах встречаются чаще, чем у более холодных.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.09352.pdf
25 мая 2018
Трехпланетная система K2-229
В феврале 2018 года были представлены предварительные итоги первых десяти наблюдательных кампаний расширенной миссии «Кеплера» K2: обнаружено 275 транзитных кандидатов у 233 звезд ярче +13 звездной величины, из которых 149 прошло процедуру валидации (их планетная природа достоверна более чем на 99.9%). Среди представленных 149 планет были и две внутренние планеты системы K2-229.
Звезда K2-229 (EPIC 228801451, TYC 4947-834-1) наблюдалась «Кеплером» в рамках 10 наблюдательной кампании. Кривая блеска звезды продемонстрировала два транзитных сигнала с периодами 14 часов и 8.33 земных суток и глубиной, соответствовавшей планетам с радиусами 1.16 +0.07/-0.05 и 2.12 +0.11/-0.08 радиусов Земли.
Относительная яркость родительской звезды (ее видимая звездная величина +10.98) и ее спектральный класс K0 V давали надежду на измерение масс планет методом лучевых скоростей. С 26 января по 4 мая 2017 года с помощью спектрографа HARPS было получено 120 замеров лучевой скорости K2-229. Кроме того, исследователи внимательно изучили кривую блеска этой звезды и обнаружили в ней одиночное транзитное событие, не принадлежавшее уже известным планетам. Таким образом, система K2-229 оказалась как минимум трехпланетной.
Измерение масс планет оказалось затруднено достаточно высоким уровнем активности звезды. Для удаления звездного шума авторы применили три различные методики. Все они дали примерно одинаковые значения массы планеты b, что говорит о достоверности полученного результата. Однако для двух внешних планет такой однозначности достигнуто не было, поэтому авторы осторожно говорят только о верхних пределах на их массу.
Итак, какой же предстает перед нами система K2-229?
Родительская звезда – оранжевый карлик спектрального класса K0 V, удаленный от нас на 104 ± 4 пк. Ее масса оценивается в 0.84 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 0.793 +0.032/-0.02 солнечных радиусов, светимость составляет примерно 40% светимости Солнца. Приведены две оценки возраста звезды – одна, основанная на моделях звездной эволюции, дает 5.4 +5.2/-3.7 млрд. лет, другая, основанная на содержании лития – 3.0 ± 0.9 млрд. лет. В принципе, обе оценки согласуются друг с другом.
Самая внутренняя планета системы K2-229 b – экстремально близкая и раскаленная планета земного типа, чья масса составляет 2.59 ± 0.43 масс Земли. Это приводит к средней плотности 8.9 ± 2.1 г/куб.см, означающей, что перед нами не просто железокаменная планета, но планета, ~70% массы которой приходится на железное ядро. Этот супермеркурий вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего 0.0129 а.е. (3.5 звездных радиусов!), его дневное полушарие раскалено до 2332 ± 56К и, скорее всего, представляет собой сплошной лавовый океан.
Планета K2-229 b на плоскости «масса – радиус» среди других маломассивных транзитных экзопланет. Для сравнения показаны также Земля и Венера. Сплошными цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава: синей линией – состоящих напополам из воды и силикатов, зеленой линией – чисто силикатных, салатовой линией – планет земного состава (32.5% железа, 67.5% силикатов), бежевой линией – планет с составом Меркурия (68% железа, 32% силикатов).Две внешние планеты не так экстремальны. Обе они являются мини-нептунами с радиусами 2.12 +0.11/-0.08 и 2.65 ± 0.24 радиусов Земли. Орбитальный период внешней планеты оценен по продолжительности единственного транзита и составляет 31.0 ± 1.1 земных суток. Впрочем, эта величина нуждается в независимом подтверждении, формально возможны и варианты свыше 50 суток. Эффективные температуры внешних планет оцениваются в 800 ± 20 и 522 ± 13К. Их массы надежно измерить не удалось – авторы говорят лишь о верхних пределах в 21.3 и 25.1 масс Земли. Слишком короткая продолжительность транзита внешней планеты в сравнении с орбитальным периодом говорит о том, что орбита K2-229 d обладает заметным эксцентриситетом, который авторы открытия оценили в 0.39 ± 0.29.
Будущие наблюдения K2-229 с помощью космических миссий TESS и PLATO помогут уточнить строение этой интересной системы.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.08405.pdf
23 мая 2018
EPIC 211945201 b: транзитная планета из пустыни субсатурнов
Космический телескоп им. Кеплера обнаружил множество транзитных планет с радиусами 4-8 радиусов Земли (промежуточными между радиусами Нептуна и Сатурна), однако планет с измеренными массами среди них немного. Свойства планет в этой области могут резко отличаться – сюда попадают и тяжелые нептуны, и легкие газовые гиганты, причем их средние плотности могут различаться на порядок. Поэтому измерение масс и радиус планет, лежащих в «пустыне субсатурнов», представляет особый интерес.
10 мая 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная валидации (статистического подтверждения планетной природы) и оценкам массы планеты EPIC 211945201 b.
EPIC 211945201 (TYC 1404-1186-1) – солнцеподобная звезда спектрального класса G0, удаленная от нас на 182.6 ± 1.3 пк. Ее масса оценивается в 1.18 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 1.38 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость примерно в 2.25 раз превосходит светимость Солнца. Возраст звезды составляет 4.0 +0.85/-0.7 млрд. лет.
По счастливой случайности EPIC 211945201 наблюдалась «Кеплером» дважды – во время 5 и 16 наблюдательных кампаний (на протяжении 73 суток и 81 суток, соответственно). Всего было зафиксировано 7 транзитных событий, что позволило точно определить орбитальный период кандидата – 19.49213 ± 0.00001 земных суток. Глубина транзита соответствовала планете промежуточного размера – 6.12 ± 0.1 радиусов Земли.
Звезда прошла процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал), однако вероятность ложного открытия еще оставалась высокой – 1.8%. Чтобы исключить сценарий, в котором транзитный сигнал вызывался затменно-переменной двойной фона, индийские астрономы получили 19 замеров лучевой скорости EPIC 211945201 с помощью спектрографа PARAS, установленного на 1.2-метровом телескопе обсерватории Гурушикар (Gurushikhar), Индия.
PARAS – не слишком мощный спектрограф, точность единичного замера составила всего 8-15 м/с. Однако ему на пределе возможного удалось уловить колебания лучевой скорости родительской звезды, наведенные планетой, их полуамплитуда составила 5.7 +3.0/-2.7 м/с. Это соответствует массе планеты в 27 +14/-12.6 масс Земли. Поскольку погрешность оказалась сравнимой с измеряемой величиной, авторы осторожно говорят о верхнем пределе, равном 42 массам Земли (с достоверностью 3 сигма). С учетом этого средняя плотность планеты составила 0.65 +0.34/-0.30 г/куб.см, что сравнимо с плотностью Сатурна – по всей видимости, перед нами не тяжелый нептун, а скорее легкий газовый гигант.
Планета вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.148 ± 0.004 а.е., ее эффективная температура оценивается в 886 ± 17К.
Пустыня субсатурнов на плоскости «масса – радиус». Оливковым цветом показана планета EPIC 211945201 b, сиреневым цветом – другие транзитные экзопланеты, буквами U, N и S – Уран, Нептун и Сатурн. Оранжевой и черной сплошными линиями показаны модельные зависимости масса-радиус для газовых планет с массой ядра в 10 и 25 масс Земли, красной пунктирной линией – интерполяция этих зависимостей на случай с ядром массой 18 масс Земли.Авторы призывают измерить массу планеты EPIC 211945201 b более мощным спектрографом, например, HARPS, это позволит существенно уточнить ее среднюю плотность и химический состав. Также возможно измерение наклонения орбиты планеты к экватору звезды с помощью эффекта Мак-Лафлина.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.03466.pdf
19 мая 2018
Две планеты у звезды HATS-59
Открытие горячих юпитеров (планет-гигантов на орбитах с периодом всего в несколько суток) поставило перед теоретиками вопрос: как эти планеты образуются. В настоящее время считается, что планеты-гиганты формируются за снеговой линией и потом мигрируют внутрь, однако детали этого процесса далеки от ясности. Согласно одной гипотезе гиганты мигрируют ближе к звезде благодаря взаимодействию с протопланетным диском, в этом случае образующиеся горячие юпитеры должны оказываться на орбитах, лежащих в плоскости экватора родительской звезды. Согласно другой гипотезе, новорожденные планеты-гиганты в результате взаимодействия с третьим телом (еще одной планетой или звездным компаньоном) сначала оказываются на резко эксцентричных орбитах, которые затем скругляются приливными силами. В этом втором случае итоговая орбита горячего юпитера может оказаться сильно наклоненной, полярной или даже ретроградной. Измерение эффекта Мак-Лафлина для многих горячих юпитеров показало, что они встречаются и на сонаправленных звездному экватору орбитах, и на наклоненных. Возможно, в природе реализуются оба механизма образования планет этого типа.
Изучение систем с уже известными горячими юпитерами показало, что в 48 ± 9% из них имеются звездные компаньоны. Также в некоторых системах (HAT-P-13, HAT-P-17, WASP-41, WASP-47) помимо горячих юпитеров были обнаружены массивные планеты на широких орбитах. Изучение динамической эволюции таких систем поможет понять образование горячих юпитеров по механизму планет-планетного рассеяния.
16 мая 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух планет у звезды HATS-59. Одна из планет – слегка эксцентричный транзитный горячий юпитер, вторая – не транзитная массивная планета или легкий коричневый карлик на 3.9-летней орбите. Вторая планета была обнаружена методом измерения лучевых скоростей родительской звезды.
HATS-59 (GSC 6090-00133) – солнцеподобная звезда главной последовательности, удаленная от нас на 654 ± 14 пк. Ее масса оценивается в 1.04 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 1.036 ± 0.067 солнечных радиусов, светимость составляет 0.99 ± 0.16 солнечной. Звезда отличается несколько повышенным содержанием тяжелых элементов (их в полтора раза больше, чем в составе Солнца) и зрелым возрастом в 4.3 ± 2.3 млрд. лет.
Транзитный кандидат у этой звезды был обнаружен наземным транзитным обзором HATSouth, подтверждение планетной природы кандидата и измерение его массы было проведено методом измерения лучевых скоростей с помощью спектрографов FEROS, CORALIE, PFS и CYCLOPS.
Масса планеты HATS-59 b оказалась равной 0.81 ± 0.07 масс Юпитера, что при радиусе 1.13 ± 0.08 радиусов Юпитера приводит к средней плотности 0.70 ± 0.16 г/куб.см, типичной для планет этого класса. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.0611 ± 0.0008 а.е. (~12.7 звездных радиусов) и эксцентриситетом 0.13 ± 0.05, и делает один оборот за 5.41608 ± 0.00002 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается авторами открытия в 1128 ± 40К.
Планета HATS-59 b (показана красным квадратом) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет. Цветом отражены эффективные температуры планет.Кроме колебаний, вызванных планетой b, лучевая скорость звезды показала еще одно колебание с периодом 1422 ± 14 земных суток и полуамплитудой 224 ± 14 м/с, не связанное с какими-либо проявлениями звездной активности. Авторы статьи пришли к выводу, что оно вызвано гравитационным влиянием массивной планеты или легкого коричневого карлика HATS-59 c с минимальной массой (параметром m sin i) 12.7 ± 0.9 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.084) на среднем расстоянии 2.504 ± 0.035 а.е., ее температурный режим соответствует Главному поясу астероидов в Солнечной системе.
Априори геометрическая вероятность транзитной конфигурации для планеты c составляет всего 0.2%. Однако если взаимное наклонение орбит обеих планет мало, эта вероятность повышается более чем на порядок. Если орбита HATS-59 c наклонена к орбите HATS-59 b на 3°, вероятность того, что внешняя планета также окажется транзитной, достигает 4%. Время следующего (возможного) транзита планеты c – 30 мая 2021 года.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.05925.pdf
17 мая 2018
K2-216 b: горячая суперземля у оранжевого карлика
Хотя в Солнечной системе отсутствуют планеты с радиусами, промежуточными между радиусами Земли и Нептуна (1-3.9 радиусов Земли), в космосе они распространены очень широко. Сотни планет этого размерного класса обнаружил космический телескоп им. Кеплера – как в рамках основной миссии, так и во время расширенной миссии K2. Для определения физической природы и химического состава планет необходимо измерять не только их радиусы, но и массы. Для измерения масс транзитных кандидатов «Кеплера» и дальнейшего исследования открытых планет была организована программа KESPRINT.
16 мая 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению массы планеты K2-216 b. Транзитный кандидат был обнаружен в данных 8-й наблюдательной кампании миссии K2, проходившей с 4 января по 23 марта 2016 года.
K2-216 (EPIC 220481411) – оранжевый карлик спектрального класса K5 V, удаленный от нас на 115.8 ± 0.7 пк. Его масса оценивается в 0.70 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 0.72 ± 0.05 солнечных радиусов, светимость – в 0.19 ± 0.01 светимости Солнца. Возраст звезды составляет 8.2 +4.8/-5.3 млрд. лет, содержание тяжелых элементов близко к солнечному значению.
Кривая блеска звезды K2-216 демонстрирует транзитный сигнал с периодом 2.175 земных суток и глубиной ~0.05%, соответствующей планете размерного класса суперземель.
После процедуры валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал) было решено попытаться измерить массу кандидата методом измерения лучевых скоростей родительской звезды. Было получено 8 замеров лучевой скорости K2-216 с помощью спектрографа FIES, 9 замеров с помощью HARPS и 13 – с помощью HARPS-N.
Масса планеты K2-216 b оказалась равной 7.9 ± 1.6 масс Земли (измеренная одним методом) или 7.4 ± 2.2 масс Земли (измеренная другим методом), обе величины согласуются друг с другом в пределах погрешностей. При радиусе планеты, равном 1.8 +0.2/-0.1 радиусов Земли, это приводит к средней плотности 8.1 +2.9/-2.6 г/куб.см (7.5 +3.1/-2.9 г/куб.см), свидетельствующей о преимущественно железокаменном составе. Планета вращается вокруг своей звезды по круговой орбите на расстоянии 0.028 +0.004/-0.007 а.е. (~8.44 звездных радиусов), ее эффективная температура оценивается в 1103 +163/-64 К (в предположении нулевого альбедо и эффективного теплопереноса на ночную сторону).
K2-216 b (отмечена красным квадратом) на плоскости «масса – радиус» среди других небольших экзопланет. Красными кружками для сравнения приведены Земля и Венера. Цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава (состоящих из воды, силикатов, железа, и несколько промежуточных случаев). Цветная шкала показывает степень нагрева представленных планет.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1805.04774.pdf
15 мая 2018
Три планеты у красных гигантов 24 Волопаса и γ Весов
К настоящему моменту методом измерения лучевых скоростей открыто более шести сотен внесолнечных планет. Примерно четыре сотни из них принадлежат солнцеподобным звездам с массами от 0.7 до 1.5 солнечных масс, а ~150 вращаются вокруг звезд промежуточной массы (от 1.5 до 5 солнечных масс). Сравнение свойств планет и планетных систем между собой показало, что масса родительской звезды – важный параметр, во многом определяющий свойства ее планет, и планетные системы звезд промежуточной массы заметно отличаются от планетных систем солнцеподобных звезд, а те – от планетных систем красных карликов.
Пока звезда промежуточной массы находится на главной последовательности, поиск у нее планет методом лучевых скоростей сильно затруднен из-за быстрого вращения и отсутствия в спектре тонких четких линий, позволяющих измерять лучевые скорости с приемлемой точностью. Однако после схода с главной последовательности звезда расширяется, температура ее фотосферы и скорость вращения падают, а в спектре появляются многочисленные узкие линии. Поэтому поиск планет у таких звезд обычно ведется, когда звезда достигнет стадии красного гиганта или субгиганта.
Одним из наиболее продуктивных обзоров по поиску планет у красных гигантов стал обзор, ведущийся на обсерватории Окаяма (Okayama Planet Search Program). В рамках этого обзора уже более 15 лет измеряются лучевые скорости около трехсот ярких желтых и оранжевых гигантов спектральных классов G и K. Программой уже обнаружено 25 планет. 12 апреля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию еще трех планет – одной у звезды 24 Волопаса и двух у звезды гамма Весов.
24 Волопаса (HD 127243, HIP 70791, HR 5420) – красный, точнее, желтый гигант спектрального класса G3 III, удаленный от нас на 100.0 ± 2.5 пк. Его масса оценивается в 0.99 +0.19/-0.13 солнечных масс, радиус – в 10.64 +0.84/-0.59 солнечных радиусов, светимость в 59 ± 7 раз превышает солнечную. Звезда отличается исключительно низким содержанием тяжелых элементов – их в 5.9 раза меньше, чем в составе Солнца. Возраст 24 Волопаса достигает 6.9 +4.8/-2.7 млрд. лет.
С апреля 2003 года по июнь 2016 года было получено 149 замеров лучевой скорости 24 Волопаса с погрешностью единичного замера 6-9 м/с. Было обнаружено колебание, не связанное с каким-либо проявлением звездной активности – авторы пришли к выводу, что оно вызвано планетой.
Минимальная масса (параметр m sin i) планеты 24 Волопаса b составляет 0.91 +0.13/-0.10 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите с эксцентриситетом 0.04 +0.05/-0.03 и большой полуосью 0.19 ± 0.01 а.е. (~3.84 звездных радиусов) и делает один оборот за 30.351 ± 0.008 земных суток. По своему тепловому режиму планета является горячим юпитером (эффективная температура оценивается в ~1770К).
Вероятность транзитной конфигурации для этой планеты достигает 26%. Однако из-за того, что родительская звезда является гигантом, транзиты ожидаются мелкие, на уровне 0.01-0.04% для радиуса планеты от 1 до 2 радиусов Юпитера. Транзиты такой глубины смогут зафиксировать космические миссии (например, TESS).
Гамма Весов (HD 138905, HIP 76333, HR 5787, GJ 3912) – оранжевый гигант спектрального класса K0 III, удаленный от нас на 50.0 ± 0.4 пк. Его масса достигает 1.47 ± 0.2 солнечных масс, радиус – 11.1 +1.1/-0.3 солнечных радиусов, светимость в 70.8 ± 6 раз превышает солнечную. Звезда также отличается пониженным содержанием тяжелых элементов – их в 2 раза меньше, чем в составе нашего дневного светила. Возраст гаммы Весов составляет 2.8 +2.0/-0.8 млрд. лет.
С февраля 2002 года по июнь 2016 года было получено 146 замеров лучевой скорости этой звезды с погрешностью единичного измерения 4-7 м/с.
Изменение лучевой скорости гаммы Весов оказалось более сложным, состоящим из двух колебаний, скорее всего, вызванных двумя планетами.
Минимальная масса внутренней планеты гамма Весов b равна 1.02 ± 0.14 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 1.24 ± 0.1 а.е. и эксцентриситетом 0.21 ± 0.1, и завершает один оборот за 415.2 ± 1.9 земных суток.
Минимальная масса внешней планеты гамма Весов c гораздо выше – 4.58 ± 0.45 масс Юпитера. Ее орбита ближе к круговой – эксцентриситет оценивается всего в 0.06 ± 0.03, величина большой полуоси достигает 2.17 ± 0.1 а.е., орбитальный период – 964.6 ± 3.1 земных суток.
Планеты близки к орбитальному резонансу 7:3. Авторы проанализировали динамическую устойчивость этой системы, приняв, что орбиты планет компланарны и проградны (т.е. обе планеты движутся в прямом направлении). Как оказалось, система устойчива, только если наклонение орбит планет превышает 70°, а сами они находятся в резонансе 7:3. В этом случае истинные массы планет мало отличаются от измеренных (минимальных).
Новые планеты (показаны синими окружностями) на плоскости «масса родительской звезды – большая полуось орбиты». Зелеными окружностями показаны планеты у звезд с радиусом более 10 радиусов Солнца, красными окружностями – планеты у звезд с радиусами от 5 до 10 радиусов Солнца, серыми кружками – планеты у звезд с радиусами менее 5 солнечных.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1804.04008.pdf
8 мая 2018
Планета WASP-104 b чернее угля
Суммарный блеск системы «звезда + планета», который и фиксируется астрономами, испытывает четыре колебания различной природы. Первое связано с отражением планетой света звезды (привычная нам смена фаз вроде лунных), второе – с собственным тепловым излучением планеты, третье – с уменьшением или увеличением видимого блеска звезды в зависимости от того, движется она к нам или от нас (это эффект специальной теории относительности), четвертое называется эллипсоидальной модуляцией и связано с тем, что планета своим гравитационным полем слегка искажает сферическую форму звезды, превращая ее в эллипсоид. Как правило, в оптическом диапазоне все эти колебания имеют очень малую амплитуду – в лучшем случае несколько десятков ppm (миллионных долей).
Для транзитных планет к описанным четырем типам колебаний блеска системы добавляется пятый – собственно транзит (проход планеты по диску звезды) и вторичный минимум (проход планеты за звездой). Регистрация вторичного минимума позволяет измерить альбедо планеты, оценить температуру дневного полушария и даже зафиксировать сдвиг горячего пятна на поверхности планеты относительно подзвездной точки, вызванный суперротацией ее атмосферы. Высочайшая точность фотометрии, получаемой космическим телескопом им. Кеплера, позволяет обнаружить многие из описанных выше эффектов.
17 апреля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению фазовых модуляций в системе WASP-104.
WASP-104 b – транзитный горячий юпитер с массой ~1.3 масс Юпитера и радиусом ~1.1 радиусов Юпитера, вращающийся вокруг звезды спектрального класса G8 с периодом 1.7554 земных суток. «Кеплер» наблюдал систему WASP-104 во время 14-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2, продлившейся с 1 июня по 19 августа 2017 года.
Фотометрические данные, полученные «Кеплером», позволили уверенно зафиксировать эллипсоидальную модуляцию, величина которой оказалась в полном соответствии с известной массой планеты (~1.3 масс Юпитера). Смена фаз (т.е. свет, отраженный планетой) была обнаружена на пределе чувствительности с низким уровнем достоверности, как и вторичный минимум, что говорит о крайне низком альбедо планеты – менее 3% (с достоверностью 2 стандартных отклонения). Ни вариаций времени наступления транзитов, ни вариаций их длительности обнаружено не было, как и событий пересечения планетой звездных пятен.
Авторы отмечают, что из-за вклада собственного теплового излучения (эффективная температура этого горячего юпитера оценивается первооткрывателями в ~1500 K) истинное альбедо планеты должно быть еще заметно ниже 3%. Такое низкое альбедо означает, что атмосфера WASP-104 b лишена высотных облаков.
Кроме WASP-104 b, альбедо меньше 3% имеют еще две планеты – TrES-2 b и HAT-P-7 b. В среднем же альбедо горячих юпитеров близко к 10%.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1804.05334.pdf
7 мая 2018
У близкого красного карлика Gliese 15A обнаружена вторая планета и подтверждена первая
Большинство планет малой массы (нептунов и суперземель) входит в состав многопланетных систем. Поэтому обнаружив рядом со звездой маломассивную планету, имеет смысл продолжить наблюдения – очень велика вероятность, что в этой системе удастся найти и другие планеты. Именно это произошло с красным карликом Gliese 15A (HD 1326A), рядом с которым в 2014 году была открыта суперземля Gliese 15A b с минимальной массой ~5.3 масс Земли и орбитальным периодом 11.44 земных суток.
Маломассивные планеты, чья масса составляет всего несколько масс Земли – трудная цель даже для лучших современных спектрографов. Колебания, которые они наводят на свою звезду, имеют амплитуду всего в 1-3 м/с, что сравнимо с погрешностью единичного измерения. Чтобы выделить из шумов полезный сигнал, необходимо набирать большую статистику, и даже в этом случае параметры планет определяются ненадежно, и часто само их существование ставится под сомнение.
Так, обзор CARMENES в недавней статье не обнаружил в своих данных планету Gliese 15A b (точнее, соответствующий RV-сигнал оказался ослабевающим с течением времени. Означает ли это, что перед нами – очередной ложнопозитив, вызванный собственной активностью звезды? Нет, не означает, заявили исследователи из Женевской группы. Они не только подтвердили существование Gliese 15A b, но и обнаружили в этой системе еще одну долгопериодическую планету.
Чтобы уточнить параметры системы, исследователи объединили замеры лучевой скорости звезды Gliese 15A, полученные за последние 20 лет, в том числе 115 высокоточных замеров, проведенных спектрографом HARPS-N в период с 27 августа 2012 года по 18 января 2017 года. Кроме своих данных, европейские астрономы воспользовались 169-ю замерами, полученными спектрографом HIRES в период с 13 января 1997 года по 11 декабря 2014 года. В статье, опубликованной 11 апреля 2018 года в Архиве электронных препринтов, они показали устойчивость двухпланетного решения для системы Gliese 15A – по мере добавления все новых и новых данных параметры системы достигли определенных значений и далее уже не менялись.
Итак, какой же предстает перед нами система Gliese 15?
Gliese 15 представляет собой широкую звездную пару из двух красных карликов спектрального класса M1 V (Gliese 15A) и M3.5 V (Gliese 15B). Компоненты вращаются вокруг общего центра масс по эллиптической орбите с большой полуосью 93 +42/-6 а.е. и эксцентриситетом 0.53 +0.23/-0.28, и делают один оборот за 1230 +930/-110 земных лет.
Вокруг более массивного и яркого карлика Gliese 15A вращаются две планеты – суперземля Gliese 15A b и субсатурн (или тяжелый нептун) Gliese 15A c. Орбитальный период суперземли практически не изменился с момента открытия и составляет теперь 11.4407 ± 0.0017 земных суток, а вот минимальная масса уменьшилась с 5.3 до 3.03 ± 0.46 масс Земли. Орбита внутренней планеты мало отличается от круговой: формально ее эксцентриситет равен 0.094 +0.091/-0.065, но совместим и с нулем. Температурный режим Gliese 15A b является промежуточным между температурными режимами Меркурия и Венеры.
Параметры внешней планеты Gliese 15A c известны хуже, потому что за время наблюдений она еще не завершила полный оборот вокруг родительской звезды. Минимальная масса этой планеты оценивается в 36 +25/-18 масс Земли, орбитальный период достигает 7600 +2200/-1700 земных суток (около 21 года). Температурный режим внешней планеты грубо соответствует температурному режиму Нептуна.
Внешняя планета из-за своей широкой орбиты должна испытывать сильное влияние второго компаньона – звезды Gliese 15B. Для определенных диапазонов взаимных наклонений орбит эффект Козаи-Лидова приводит к неустойчивости орбиты внешней планеты – «запрещенными» оказываются орбиты, в которых плоскость орбиты Gliese 15A c оказывается наклоненной к плоскости орбиты звездного компаньона на 15-30° и около 0°. Напротив, орбиты с наклонением 75-90° оказываются устойчивыми в широком диапазоне эксцентриситета внешней планеты.
Авторы статьи возлагают большие надежды на наблюдения этой системы астрометрической миссией «Гайя». Хотя за период работы «Гайи» планета Gliese 15 A c совершит только 20-25% одного оборота вокруг родительской звезды, ожидаемые данные позволят наложить сильные ограничения на наклонение ее орбиты.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1804.03476.pdf
4 мая 2018
KPS-1 b – экзопланета, обнаруженная любителем астрономии
Горячими юпитерами принято называть планеты с массами более 0.5 масс Юпитера и орбитальными периодами короче 10 земных суток. Транзитные горячие юпитеры – планеты, для обнаружения которых не требуются мощные инструменты или заатмосферные наблюдения. Открыть транзитный горячий юпитер можно самыми скромными средствами. Хотя планеты этого типа встречаются только у ~1% солнцеподобных звезд, сравнительная легкость их обнаружения привела к тому, что к настоящему моменту известно более трех сотен транзитных горячих юпитеров, большинство из которых открыто наземными транзитными обзорами SuperWASP, HATNet, KELT, QES и др.
Транзитные горячие юпитеры обнаруживаются по всей небесной сфере. Однако на небе есть сравнительно мало изученная область, которую наземные транзитные обзоры стараются избегать – это область вблизи плоскости Галактики. Поскольку поиски транзитных планет обычно ведутся широкоугольными автоматическими телескопами небольшой апертуры, их пространственное разрешение оказывается невелико. На богатых звездных полях вблизи галактической плоскости резко увеличивается вероятность загрязнения кривых блеска наблюдаемых звезд многочисленными фоновыми звездами, и растет количество ложнопозитивов, вызванных, к примеру, близкими затменно-переменными двойными фона. Поэтому множество транзитных горячих юпитеров, расположенных вблизи галактического экватора, остаются не обнаруженными.
Транзитные горячие юпитеры в проекции на небесную сферу. Красным цветом показаны планеты, обнаруженные космическими миссиями CoRoT и Kepler, зеленым – планеты, обнаруженные наземными транзитными обзорами.Здесь неоценимую помощь профессиональным астрономам могут оказать опытные любители. Любители астрономии уже не первый год принимают активное участие в поисках экзопланет, но, как правило, их вклад ограничивается обработкой уже полученных данных (интернет-проекты Planet Hunters, Exoplanet Explorers и др.). Однако любители астрономии, оснащенные собственными CCD-камерами, могут и сами снимать фотометрию выбранных звезд, в том числе расположенных вблизи плоскости Галактики. Этот подход был осуществлен в проекте PANOPTES.
К сожалению, российские ученые довольно поздно присоединились к поискам внесолнечных планет, значительно уступая в этом американским и европейским коллегам (и даже астрономам из Катара!) Однако ситуация начинает меняться. В 2012-2016 году был проведен Коуровский поиск планет (Kourovka Planet Search, KPS), основанный на фотометрических наблюдениях автоматического телескопа MASTER-II-Ural, расположенного в Коуровской астрономической обсерватории Уральского университета. В рамках этого обзора наблюдались два участка небесной сферы вблизи галактического экватора.
С 2014 года к наблюдениям присоединился любитель астрономии из США Пол Бенни (Paul Benni), владелец частной обсерватории Acton Sky Portal Observatory. Бенни взялся наблюдать область неба в созвездии Большой Медведицы. Получаемые кривые блеска он обрабатывал с помощью программного пакета K-Pipe, разработанного в Коуровской обсерватории. И ему посчастливилось! Транзитные кандидаты, обнаруженные телескопом MASTER-II-Ural, все оказались ложнопозитивами (т.е. имели не планетную природу), но один из кандидатов Бенни оказался планетой, которая получила наименование KPS-1 b.
Валидация KPS-1 b (исключение астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал) проводилась с помощью российских телескопов, включая 6-метровый БТА, однако окончательное подтверждение планетной природы транзитного кандидата и измерение его массы было осуществлено методом лучевых скоростей с помощью спектрографа SOPHIE, установленного на 1.93-метровом телескопе обсерватории Верхнего Прованса.
Итак, KPS-1 (GSC 4148-0138) – звезда главной последовательности спектрального класса K1 V. Ее масса оценивается в 0.89 ± 0.1 солнечных масс, радиус – в 0.91 ± 0.09 солнечных радиусов, светимость примерно вдвое меньше солнечной. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их в ~1.7 раза больше, чем в составе Солнца. Расстояние до звезды не сообщается, но, исходя из ее светимости и видимой звездной величины (+13.03) его можно оценить в ~287 пк.
Масса планеты KPS-1 b составляет 1.09 ± 0.09 масс Юпитера, радиус – 1.03 ± 0.13 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 1.32 +0.49/-0.36 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.09) на расстоянии 0.027 ± 0.001 а.е. и делает один оборот за 1.70629 ± 0.00006 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается в 1459 ± 56К.
После открытия планеты телескоп Пола Бенни существенно обновили – снабдили новой камерой и монтировкой. После обновления разрешение телескопа достигло 2 угловых секунд на пиксель, что существенно выше разрешения автоматических телескопов проектов HATNet, SuperWASP, KELT и XO (13.7-23 угловых секунд на пиксель). Это позволило Полу приступить к наблюдениям богатых звездных полей Млечного пути и уже обнаружить несколько транзитных кандидатов, которые ожидают проверки методом лучевых скоростей.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1804.05551.pdf
Об истории открытия и подтверждения KPS -1 b из первых рук можно почитать здесь: https://nplus1.ru/blog/2018/04/18/exoplanetKPS
1 мая 2018
K2-55 b: необычно плотный горячий нептун
После выхода из строя в мае 2013 года второго маховика системы ориентации космический телескоп им. Кеплера приступил к мониторингу площадок вдоль эклиптики в рамках расширенной миссии K2. У расширенной миссии в сравнении с основной есть как достоинства, так и недостатки. С одной стороны, каждая наблюдательная площадка теперь мониторится не более 80 суток, что позволяет обнаруживать только сравнительно короткопериодические транзитные кандидаты. С другой стороны, для наблюдений выбираются сравнительно яркие звезды, чьи лучевые скорости можно измерять с приемлемой точностью, а значит, массы их планет оказываются доступными для измерения методом лучевых скоростей (большинство звезд, наблюдавшихся в рамках основной миссии, для этого слишком тусклы). При этом 41% целевых звезд миссии K2 представляют собой красные и оранжевые карлики (звезды главной последовательности спектральных классов K и M).
16 апреля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья Кортни Дрессинг с коллегами, посвященная измерению массы транзитного горячего нептуна K2-55 b.
Звезда K2-55 (EPIC 205924614) наблюдалась «Кеплером» в рамках 3-й кампании, прошедшей с 14 ноября 2014 года по 3 февраля 2015 года. В 2016 году транзитный кандидат прошел процедуру валидации (статистического подтверждения), причем независимо сразу несколькими научными коллективами. Умеренная яркость родительской звезды (+13.55 в видимых лучах и +10.47 в полосе Ks) давала надежду на измерение массы планеты методом лучевых скоростей. Это и было проделано с помощью спектрографа HIRES. С 12 августа по 25 декабря 2016 года Дрессинг с коллегами получила 12 замеров лучевой скорости K2-55 с погрешностью единичного замера в 1.8-3.2 м/с. Кроме того, исследователи провели дополнительные наблюдения транзита K2-55 b с помощью «Спитцера».
Масса планеты K2-55 b оказалась неожиданно большой – 44.0 ± 5.3 масс Земли! При радиусе планеты в 4.43 +0.29/-0.32 радиуса Земли это приводит к средней плотности 2.8 +0.7/-0.6 г/куб.см, довольно высокой для нептуна. В двухслойной модели планеты, включающей железокаменное ядро и оболочку из водорода и гелия, массовая доля оболочки составила всего 12 ± 3%. Скорее всего, она еще существенно ниже из-за наличия в составе планеты водяного льда.
По своей массе K2-55 b попадает в «пустыню субсатурнов», по средней плотности она является тяжелым нептуном. Возможно, высокая доля тяжелых элементов в составе этой планеты связана с высокой металличностью родительской звезды ([Fe/H] = 0.376).
Планета K2-55 b (показана лиловым цветом) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет. Правый график показывает с большей степенью детализации область параметров, очерченную на левом графике лиловым прямоугольником. Цветом кружков отражена металличность родительских звезд (цветовая шкала расположена с правого края правого графика).По своему температурному режиму K2-55 b является горячим нептуном, ее эффективная температура оценивается в ~900К (при альбедо, равном 0.15). Планета делает один оборот вокруг своей звезды за 2.84927 земных суток, ее орбита слегка эксцентрична (e = 0.124 ± 0.054). Будущие наблюдения с помощью космического телескопа им. Джеймса Вебба помогут определить состав атмосферы K2-55 b или, по крайней мере, отличить водородную атмосферу от атмосферы из водяного пара и/или углекислого газа по ее средней молекулярной массе.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1804.05148.pdf
27 апреля 2018
HATSouth представил четыре транзитных планеты у F-звезд
Пока космический телескоп TESS, запущенный 18 апреля 2018 года и предназначенный для поиска транзитных экзопланет, добирается до своей рабочей орбиты, наземные транзитные обзоры продолжают собирать урожай горячих юпитеров. 6 апреля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья от обзора HATSouth, посвященная открытию еще четырех планет этого класса: HATS-39 b, HATS-40 b, HATS-41 b и HATS-42 b. Все эти планеты вращаются вокруг сравнительно ярких звезд спектрального класса F и имеют близкие радиусы, но различаются по массам более чем на порядок. Увеличение числа планет с известными радиусом и массой позволяет уточнить распределение планет по массам и протестировать различные гипотезы образования планет-гигантов (поскольку планеты с радиусами менее ~0.7 радиусов Юпитера у солнцеподобных звезд увидеть сквозь земную атмосферу очень трудно, наземные транзитные обзоры открывают почти исключительно горячие юпитеры).
Подтверждение планетной природы транзитных кандидатов и измерение их массы проводилось методом лучевых скоростей с помощью спектрографов HARPS, CORALIE и FEROS.
Таблица 1. Свойства родительских звезд
Таблица 2. Свойства планет
Самой необычной из представленных систем представляется HATS-41. Для начала, родительская звезда отличается исключительно высоким содержанием тяжелых элементов – их в 3 раза больше, чем в составе Солнца! Кроме того, планета HATS-41 b массивна, а ее орбита отличается высоким эксцентриситетом. Хотя при таком малом орбитальном периоде (~4.2 земных суток) орбита должна эффективно скругляться приливными силами, большая масса планеты и сравнительно молодой возраст системы способствовали тому, что этот процесс еще не завершился.
Из-за небольшой массы, большой шкалы высот и сравнительной яркости родительской звезды (+12.75) планета HATS-39 b станет хорошей целью для исследования свойств атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии.
Новые планеты (отмечены красным цветом) на плоскости «масса – радиус» среди других экзопланет-гигантов. Желтыми линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для умеренно нагретых планет-гигантов с эффективной температурой 1300К, лиловыми линиями – аналогичные соотношения для планет с эффективной температурой 1960К. Сплошными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для газовых гигантов, лишенных ядра, пунктирными линиями – имеющими ядро из тяжелых элементов массой 100 масс Земли.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1804.01623.pdf
24 апреля 2018
OGLE-2017-BLG-0482L b: легкий аналог Урана у далекого красного карлика
Хотя красные карлики составляют абсолютное большинство (~70%) звезд Галактики, планетных систем у звезд этого типа известно немного. Слабый блеск красных карликов и их вспышечная активность препятствуют обнаружению рядом с ними планет, особенно это касается поздних красных карликов с наименьшими массами (~0.2 солнечных масс и менее). Благодаря «Кеплеру» подавляющее большинство известных экзопланет было открыто у солнцеподобных звезд, т.е. звезд спектральных классов F, G и K.
При этом анализ планетных систем у красных карликов показал, что они заметно отличаются от планетных систем более массивных звезд. Как правило, они более компактны и населены планетами небольшой массы, что непринужденно объясняется компактностью и малой массой протопланетных дисков. Есть и еще одно важное обстоятельство. Во время прохождения стадии протозвезды в первые 10-100 млн. лет своего существования (т.е. именно в то время, когда и формируются планетные системы) красные карлики, постепенно сжимаясь, уменьшают свою светимость в 10-100 раз, в то время как светимость солнцеподобных звезд почти не меняется. Все это определяет своеобразие планетных систем маломассивных звезд.
Хотя планеты красных карликов с массами менее 0.2 солнечных масс составляют лишь 2% от общего числа планет, среди систем, открытых методом гравитационного микролинзирования, их гораздо больше – около 23%. Метод гравитационного микролинзирования не зависит от светимости линзы, с его помощью можно обнаруживать и совершенно не светящиеся тела (например, черные дыры).
30 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию легкого нептуна или суперземли у далекого красного карлика OGLE-2017-BLG-0482L.
Событие микролинзирования OGLE-2017-BLG-0482 было обнаружено микролинзовым обзором OGLE 8 апреля 2017 года. Также оно было обнаружено обзором MOA под именем MOA-2017-BLG-209. Наконец, к наблюдениям присоединился и корейский микролинзовый обзор KMTNet. 6 мая на кривой блеска фоновой звезды появилась аномалия, говорящая о двойственности линзы. Отношение масс компонент ~1.4·10-4 означало, что перед нами система «звезда+планета».
Авторам удалось измерить микролинзовый параллакс этой системы, но на угловой радиус Эйнштейна был получен только нижний предел. Иначе говоря, качество данных не позволило непосредственно измерить массу линзы и расстояние до нее, поэтому оценки этих величин были сделаны на основе модели Галактики (т.е. с помощью Байесова анализа). Массу звезды-линзы оценили в 0.2 +0.2/-0.1 солнечных масс, массу планеты – в 9 +9/-4.5 масс Земли. Таким образом, перед нами красный карлик и легкий нептун (а в случае маломассивного варианта системы – суперземля). В момент наблюдений планету и звезду разделяло расстояние 1.8 +0.6/-0.7 а.е. (в проекции на небесную сферу) – это далеко за пределами снеговой линии. Температурный режим планеты оказывается промежуточным между температурными режимами Урана и Нептуна.
Расстояние до системы-линзы составило 5.8 +1.8/-2.1 кпк – скорее всего, она находится в галактическом диске.
Планета OGLE-2017-BLG-0482L b (показана красным кружком с баром ошибок) на плоскости «масса звезды – масса планеты» среди других экзопланет. Цветом отражены методы, с помощью которых эти планеты были открыты. Красным цветом показаны планеты, открытые методом гравитационного микролинзирования, голубым цветом – планеты, обнаруженные на ИК-снимках, сиреневым – транзитные планеты, коричневым – планеты, обнаруженные методом измерения лучевых скоростей, и т.д. Метод гравитационного микролинзирования оказывается эффективным для обнаружения маломассивных систем. Желтой полосой показан диапазон масс планет от 1 до 10 масс Земли.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.10830.pdf
23 апреля 2018
Успешно запущена миссия TESS
18 апреля 2018 года в 6:51 p.m. EDT (в 1:51 ночи 19 апреля по московскому времени) с космодрома на мысе Канаверал во Флориде с помощью ракеты-носителя Falcon 9 компании SpaceX была запущена миссия TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). В соответствии с циклограммой полета спутник успешно отделился от ракеты-носителя и раскрыл солнечные батареи.
Миссия предназначена для поиска транзитных экзопланет у сравнительно ярких и близких звезд, расположенных в пределах 100 пк от Солнца. В отличие от космического телескопа им. Кеплера, наблюдавшего сначала поле Кеплера, а затем участки неба вдоль эклиптики, TESS будет искать транзитные планеты по всей небесной сфере.
Покрытие небесной сферы полями зрения четырех камер TESS. Области, отмеченные голубым цветом, будут мониториться в течение 27 земных суток, отмеченные оранжевым цветом – 54 суток, синим цветом – 81 суток, и т.д. Из-за наложения полей зрения области вблизи полюсов эклиптики будут наблюдаться до 351 суток.В течение нескольких недель космический аппарат совершит шесть коррекций своей орбиты, поднимая ее апогей все выше и выше, а потом совершит гравитационный маневр в поле притяжения Луны, который переведет его на рабочую 13.7-суточную орбиту.
Ожидается, что к научным наблюдениям миссия приступит в конце июня.
Информация получена: https://blogs.nasa.gov/tess/
19 апреля 2018
Измерение массы мини-нептуна Kepler-1655 b
В Солнечной системе отсутствуют планеты с радиусами в диапазоне от 1 до 3.8 радиусов Земли, однако «Кеплер» показал, что планеты таких размеров чрезвычайно распространены. Какова их природа и химический состав, при каких массах и радиусах происходит переход между железокаменными планетами земного типа вроде Земли и Венеры, и ледяными гигантами типа Урана и Нептуна? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо измерять массу и среднюю плотность как можно большего количества планет промежуточного размера (суперземель и мини-нептунов).
Свойства планет отличаются исключительным разнообразием, однако было показано, что в среднем планеты с радиусом менее 1.6 радиусов Земли имеют железокаменный состав, а планеты большего размера окружены протяженными водородно-гелиевыми оболочками, наличие которых уменьшает среднюю плотность. Также было показано, что более прохладные (менее нагретые) планеты в среднем содержат больше летучих элементов, чем более раскаленные.
В рамках основной миссии «Кеплер» обнаружил более 2.3 тыс. планет, среди которых подавляющее большинство имеет радиусы меньше 3 радиусов Земли, однако планет с измеренными массами среди них немного, менее двух сотен. Дело в том, что планеты малых масс наводят на родительские звезды колебания лучевой скорости с полуамплитудой всего несколько метров в секунду. Для измерения таких малых величин нужны самые лучшие спектрографы с внутренней погрешностью менее 1 м/с, но даже и с их помощью измерение масс планет сильно затруднено из-за собственной активности звезд.
26 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению массы мини-нептуна Kepler-1655 b.
Транзитный кандидат KOI-280.01, получивший в дальнейшем наименование Kepler-1655 b, был представлен еще в 2011 году. Его родительская звезда – аналог нашего Солнца спектрального класса G0 V, но чуть массивнее и горячее его. Расстояние до системы было измерено с помощью тригонометрического параллакса и составило 230 ± 28 пк. Массу звезды оценили в 1.03 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 1.03 ± 0.02 солнечных радиусов. Содержание тяжелых элементов уступает солнечному в 1.7 раза.
Кривая блеска Kepler-1655 демонстрирует четкий транзитный сигнал с периодом 11.87288 ± 0.00001 земных суток и глубиной, соответствующей планете радиусом 2.213 ± 0.082 радиусов Земли. Звезда прошла процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал). Еще до измерения массы Kepler-1655 b авторы оценили вероятность ее не планетной природы в 2·10-3.
Чтобы определить массу планеты, с помощью спектрометра HARPS-N было получено 95 замеров лучевой скорости звезды на протяжении 526 земных суток. К сожалению, на колебания лучевой скорости, индуцированные планетой, наложились колебания, вызванные собственной магнитной активностью звезды, которые оказалось трудно учесть из-за близости периода вращения звезды вокруг своей оси (13.6 ± 1.4 земных суток) к орбитальному периоду планеты. Это привело к значительным погрешностям в определении ее массы. Формально масса Kepler-1655 b составляет 5.0 +3.1/-2.8 масс Земли, однако поскольку погрешность оказалась сравнимой с измеряемой величиной, авторы осторожно говорят о верхнем пределе в 10.1 масс Земли (с достоверностью 95%). Средняя плотность планеты в рамках этого подхода формально равна 2.5 +1.6/-1.4 г/куб.см, а ее верхний предел составляет 5.1 г/куб.см. С достоверностью 98% Kepler-1655 b имеет среднюю плотность более низкую, чем у железокаменной планеты того же размера, иначе говоря – почти гарантированно содержит значительную долю летучих в своем составе (воды и/или водорода и гелия).
Планета Kepler-1655 b (KOI-280 b) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет малой массы.
Цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет, состоящих из холодного водорода, водяного льда, силикатов, для планет земного состава и состоящих из чистого железа. Все планеты, лежащие выше линии «масса-радиус» для планет из водяного льда (на графике отмечены синим цветом), окружены протяженными водородно-гелиевыми оболочками. Планеты, показанные красным цветом, имеют железокаменный состав.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.08820.pdf
18 апреля 2018
OGLE-2017-BLG-1140L b: холодная планета-гигант у далекого красного карлика
Метод гравитационного микролинзирования позволяет находить планеты, недоступные любым другим методам, однако у него есть важный недостаток – неоднозначность решения. Одну и ту же кривую блеска фоновой звезды (она же звезда-источник) могут обеспечить разные конфигурации системы-линзы. Более того – иногда систему «один источник – двойная линза» (2L1S) может имитировать система «двойной источник – одиночная линза» (2S1L). Чтобы определить, какое именно из возможных решений отражает реальность, часто требуется или измерение различных тонких эффектов (например, т.н. микролинзового параллакса), или проведение дополнительных наблюдений с помощью крупнейших телескопов.
Важную роль в разрешении неоднозначностей при наблюдении событий микролинзирования часто играет космический телескоп им. Спитцера. Телескоп находится на гелиоцентрической орбите и к настоящему моменту удалился от Земли примерно на 1 а.е. Кроме того, он ведет наблюдения в ИК-диапазоне в лучах с длиной волны 3.6 и 4.5 мкм, тогда как обычно наземные наблюдения событий микролинзирования ведутся в оптическом диапазоне или в полосе I. Событие микролинзирования всегда ахроматично (одинаково усиливаются лучи с любой длиной волны), но если одиночная линза усиливает свет двойного источника с разными цветами, это будет заметно при сравнении наземных наблюдений и наблюдений на «Спитцере».
13 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная наблюдениям события микролинзирования OGLE-2017-BLG-1140. Событие было анонсировано обзором OGLE 19 июня 2017 года. Вскоре к наблюдениям подключился корейский микролинзовый обзор KMTNet, независимо обнаруживший это событие под именем SSO19M0601.004271. Ключевую роль в разрешении неоднозначностей сыграл «Спитцер» – в результате совместного анализа всех полученных данных удалось не только убедиться, что перед нами именно двойная линза, а не двойной источник, но и довольно точно определить ее физические параметры.
Итак, система-линза включает в себя звезду массой 0.21 ± 0.03 солнечных масс и планету массой 1.6 +0.4/-0.3 масс Юпитера, в момент наблюдений разделенных расстоянием 1.02 ± 0.15 а.е. (в проекции на небесную сферу). Система-линза удалена от нас на 7.35 +0.10/-0.14 кпк, а от звезды-источника – всего на ~1 кпк. Такие системы (состоящие из маломассивного красного карлика и планеты-гиганта) сравнительно редки: обычно планетные системы красных карликов включают в себя только маломассивные планеты – нептуны и суперземли.
Гигант OGLE-2017-BLG-1140L b находится далеко за снеговой линией своей звезды. При массе звезды ~0.21 солнечных масс температурный режим планеты оказывается промежуточным между температурными режимами Сатурна и Урана.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.04437.pdf
16 апреля 2018
KELT-22A b: транзитный горячий юпитер у яркой двойной звезды
Наземный транзитный обзор KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope = Тысячеградусный очень маленький телескоп) – отличный пример того, что искать внесолнечные планеты можно самыми скромными средствами. Обзор основан на фотометрических замерах, проводимых двумя одинаковыми автоматическими телескопами с апертурой всего в 42 мм(!). Один телескоп (в северном полушарии) расположен в обсерватории Винера в Аризоне, США, второй (в южном полушарии) – в Южно-Африканской астрономической обсерватории в Сатерленде, ЮАР. Оба телескопа имеют поле зрения 26х26°, разрешение 23 угловых секунды на пиксель, и предназначены для поиска транзитных экзопланет у сравнительно ярких звезд 8-11 звездной величины.
22 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию новой экзопланеты – транзитного горячего юпитера KELT-22A b. Видимая звездная величина родительской звезды KELT-22A (TYC 7518-468-1) составляет +11.1 звездных величин, что делает эту систему хорошей целю для будущих исследований путем измерения эффекта Мак-Лафлина или изучения свойств атмосферы планеты методами трансмиссионной спектроскопии.
KELT-22A – звезда главной последовательности спектрального класса G2 V, удаленная от нас на 218 ± 29 пк. Ее масса оценивается в 1.09 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 1.10 +0.08/-0.05 солнечных радиусов, светимость в ~1.2 раза превышает солнечную. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их в 1.8 раза больше, чем в составе Солнца. Возраст KELT-22A определен плохо – в 1.5-5 млрд. лет, однако сравнительно высокий уровень хромосферной активности скорее свидетельствует в пользу нижней границы этого диапазона.
На расстоянии 6.1 угловых секунд (~1400 а.е. в проекцию на небесную сферу) от звезды KELT-22A расположен звездный компаньон примерно вдвое меньшей светимости. Почти наверняка компоненты образуют физически связанную систему (широкую пару).
Поскольку обе звезды попадают на один пиксель матрицы телескопа KELT, кривая блеска KELT-22A оказалась загрязненной светом компаньона, и для корректного определения радиуса планеты его вклад был вычтен.
Масса планеты KELT-22A b достигает 3.47 ± 0.15 масс Юпитера, что при радиусе 1.285 +0.12/-0.07 радиусов Юпитера приводит к средней плотности 2.02 +0.38/-0.47 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по круговой орбите на расстоянии 0.0251 ± 0.0003 а.е. (~4.9 звездных радиусов) и делает один оборот за 1.38665 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается авторами открытия в 1842 +65/-42 К.
Период вращения звезды вокруг своей оси составляет ~8.3 земных суток, что заметно меньше аналогичной величины большинства солнцеподобных звезд сравнимого возраста. Авторы предполагают, что звезда раскручивается близкой массивной планетой, а сама планета при этом постепенно приближается к звезде.
Планета KELT-22A b (показана зеленым кружком) на плоскости «масса – средняя плотность» (вверху) и «масса – радиус» (внизу) среди других транзитных экзопланет-гигантов.
Помимо колебаний, наводимых планетой, лучевая скорость звезды KELT-22A демонстрирует дополнительный линейный дрейф 2.06 ± 0.93 м/с в сутки. Если этот дрейф подтвердится, это будет означать наличие в системе дополнительного массивного тела – планеты-гиганта, коричневого карлика или маломассивной звезды.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.07559.pdf
13 апреля 2018
K2-231 b: мини-нептун в рассеянном скоплении Ruprecht 147
Молодые звезды образуются в результате гравитационного коллапса плотных ядер гигантских молекулярных облаков, причем образуются большими группами – скоплениями и ассоциациями. Дальнейшая судьба групп зависит от их гравитационной связанности. Небольшая часть звезд формируется в достаточно плотных группах большой численности, которые остаются гравитационно связанными и после рассеяния родительского молекулярного облака – так формируются рассеянные звездные скопления. Другие, неплотные, группы после ухода газа теряют связанность и становятся расширяющимися ассоциациями, а их звезды входят в состав галактического диска.
Поскольку формирование планетных систем происходит в первые миллионы лет существования звезд, на процесс образования планет неизбежно влияет обстановка в группе, в которую входит молодая звезда. В плотных скоплениях условия отличаются от условий в разреженных ассоциациях. Многочисленные сближения звезд в плотных скоплениях (с плотностью 0.3-30 звезд на кубический парсек) могут приводить к более частому разрушению протопланетных дисков или выбросу планет, чем в галактическом диске с плотностью ~0.06 звезд на кубический парсек. Поэтому интересно сравнить распространенность планет одного типа у звезд, входящих в скопления, и звезд поля.
Однако поиск планет у звезд рассеянных скоплений сопряжен с большими трудностями. Как правило, звезды, входящие в состав скоплений – молодые, активные и быстро вращающиеся, что затрудняет измерение их лучевых скоростей с приемлемой точностью. Известны и рассеянные скопления зрелого возраста, однако, как правило, они удалены от нас на значительные расстояния, и их звезды оказываются слишком тусклыми для точного измерения лучевых скоростей. Все это привело к тому, что к настоящему моменту известно только 23 планеты у звезд, входящих в состав рассеянных скоплений, из них 14 открыто транзитным методом.
21 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию мини-нептуна K2-231 b у солнцеподобной звезды, входящей в состав рассеянного скопления Ruprecht 147. Скопление, включающее в себя полторы сотни известных членов, имеет зрелый возраст ~3 млрд. лет и расположено на расстоянии 295 ± 5 пк от Солнца. «Кеплер» в рамках 7 наблюдательной кампании расширенной миссии K2 наблюдал около ста FGK-звезд этого скопления (из рассмотрения были исключены красные гиганты, «голубые бродяги» и тесные двойные системы).
Кривая блеска звезды EPIC 219800881 показала транзитный сигнал с периодом 13.842 земных суток и глубиной ~0.06%, соответствующей планете радиусом 2.5 ± 0.2 радиусов Земли.
Звезда EPIC 219800881 (K2-231) прошла тщательную процедуру валидации. Чтобы исключить различные варианты астрофизических сценариев, способных имитировать транзитный сигнал, авторы исследования получили снимки высокого разрешения ближайших окрестностей звезды камерой NIRC2 10-метрового телескопа Кек II, а также проанализировали замеры лучевой скорости этой звезды, полученные за последние 10 лет спектрографами HARPS, MIKE, HIRES и Hecto. Они показали, что звезда EPIC 219800881 почти наверняка одиночная, что транзиты связаны именно с ней, и что тусклые компаньоны, находящиеся от нее на расстоянии менее 9 угловых секунд, являются звездами фона (скопление Ruprecht 147 расположено вблизи галактической плоскости в созвездии Стрельца, где звездная плотность весьма велика). Общая вероятность того, что K2-231 b является планетой, составляет 99.86%.
Можно ли подтвердить планетную природу K2-231 b методом измерения лучевых скоростей? При радиусе 2.5 радиусов Земли масса планеты составит 7 +5/-3 масс Земли, и она будет наводить на родительскую звезду колебания с полуамплитудой 1-2 м/с. С учетом наличия звездного шума с амплитудой 2.6-3.6 м/с такая величина с трудом, но может быть измерена путем суммирования достаточного количества наблюдений. Авторы отмечают, что в случае, если это будет сделано, K2-231 b станет первой планетой из рассеянного скопления с измеренными одновременно и массой, и радиусом.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.07430.pdf
10 апреля 2018
«Кеплер» открыл две транзитные планеты у звезд HD 89345 и HD 286123
Из всего богатства внесолнечных планет легче всего обнаруживать транзитные горячие гиганты, поэтому планеты этого типа составляют солидную долю известных экзопланет. Горячие гиганты поставили перед теоретиками много загадок, начиная с путей своего формирования и не заканчивая загадочным «раздуванием» – радиусы горячих юпитеров часто оказываются существенно (иногда вдвое) больше, чем предсказывают модели планет этого типа. Наблюдения транзитных планет также позволяют очертить т.н. «пустыню субсатурнов» – область планетных масс в диапазоне между массами Нептуна и Сатурна, где планет существенно меньше, чем в соседних диапазонах.
12 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух транзитных планет у звезд HD 89345 и HD 286123. Открытие было сделано космическим телескопом им Кеплера в рамках 13-й и 14-й наблюдательных кампаний расширенной миссии K2. Проверка планетной природы транзитных кандидатов и измерение их массы проводилось методом измерения лучевых скоростей с помощью спектрографов HIRES и Levy, установленном на телескопе APF. Как оказалось, новые планеты относительно маломассивны (одна даже попадает в «пустыню субсатурнов»), не слишком горячи и находятся на явно эллиптических орбитах.
Звезда HD 89345 (EPIC 248777106) удалена от нас на 127 ± 3.7 пк. Ее спектральный класс G5, она недавно сошла с главной последовательности и начала эволюционировать в сторону превращения в красный гигант. Масса звезды оценивается в 1.23 +0.05/-0.09 солнечных масс, радиус – в 1.66 ± 0.06 солнечных радиусов, светимость в 2.45 ± 0.2 раза превосходит солнечную. HD 89345 отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их в 2.8 раза больше, чем в составе Солнца. Возраст звезды составляет 5.3 +1.9/-0.9 млрд. лет.
Масса планеты HD 89345 b оценивается в 0.103 ± 0.18 масс Юпитера (~33 массы Земли) – таким образом, она попадает в «пустыню субсатурнов». Радиус планеты составляет 0.616 ± 0.03 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.55 ± 0.12 г/куб.см. HD 89345 b вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.108 ± 0.002 а.е. и эксцентриситетом 0.25 ± 0.11, и делает один оборот за 11.8143 ± 0.0002 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается в 1059 ± 18К, что близко к условной границе, ниже которой «раздувание» не происходит.
Звезда HD 286123 (EPIC 247098361) также заканчивает свое пребывание на главной последовательности – ее возраст оценивается в 6.5 ± 1.8 млрд. лет. Спектральный класс этой звезды – G 0, содержание тяжелых элементов близко к солнечному. Масса составляет 1.06 ± 0.05 солнечных масс, радиус – 1.25 ± 0.04 солнечных радиусов, светимость в 1.66 ± 0.13 раз превышает светимость Солнца. Система удалена от нас на 133 ± 4 пк.
Планета HD 286123 b имеет привычные габариты горячего сатурна: ее масса – 0.41 ± 0.05 масс Юпитера, радиус достигает 1.08 ± 0.04 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.40 ± 0.05 г/куб.см, типичной для планет этого класса. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.0998 ± 0.0014 а.е. и эксцентриситетом 0.27 ± 0.04, и делает один оборот за 11.16845 ± 0.00002 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается авторами исследования в 999 ± 17К.
Планеты HD 89345 b и HD 286123 b (показаны красным цветом) на плоскости «орбитальный период – эксцентриситет орбиты» среди других экзопланет.Горячие сатурны и субсатурны из-за большой шкалы высот являются привлекательной целью для изучения свойств их атмосфер методами трансмиссионной спектроскопии. Особый интерес вызывает HD 89345 b как планета, промежуточная по своим массе и радиусу между массой и радиусом Сатурна и Нептуна. Яркость обеих родительских звезд дает надежду получить их трансмиссионные спектры на «Хаббле», не дожидаясь запуска телескопа им. Джеймса Вебба.
Обе планеты расположены на сравнительно широких орбитах, скругление которых под действием приливных сил происходит за время, многократно превышающее возраст Вселенной.
Планеты HD 89345 b и HD 286123 b на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет с радиусом больше 0.3 радиусов Юпитера. Пунктирными линиями показаны линии равной плотности, соответствующие 0.1, 0.5 и 2 г/куб.см. Черной и серой линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для водородно-гелиевых планет без ядра и с ядром из тяжелых элементов массой 100 масс Земли.Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.02858.pdf
8 апреля 2018
Три небольшие планеты у молодого оранжевого карлика EPIC 249622103
Изучение планетных систем у звезд различного возраста позволяет обнаружить различные эволюционные эффекты. В частности, было показано, что планеты-субнептуны у молодых звезд в среднем крупнее, чем у звезд зрелого возраста. Возможно, эта разница объясняется быстрым фотоиспарением их атмосфер на ранних стадиях эволюции благодаря высокому уровню коротковолнового излучения молодых звезд и мощному звездному ветру.
15 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию трех транзитных планет у молодого и сравнительно близкого и яркого оранжевого карлика EPIC 249622103 (2MASS J15215519-2013539). Открытие было сделано космическим телескопом им. Кеплера в рамках 15-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2, продлившейся с 23 августа по 20 ноября 2017 года. Звезда прошла стандартную процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы), таким образом, планетная природа транзитных кандидатов подтверждена статистически. Вероятность ложного открытия составляет для планет b, c и d величины 1.9·10-7, 9.6·10-5 и 6.9·10-7, соответственно.
Звезда EPIC 249622103 удалена от нас на 69 ± 1 пк. Это молодая звезда главной последовательности спектрального класса K3 V, ее масса оценивается в 0.80 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 0.745 ± 0.025 солнечных радиусов, светимость – в 0.30 ± 0.03 солнечных светимостей. Возраст звезды составляет 360 +490/-140 млн. лет. Несмотря на молодость, EPIC 249622103 не является частью какого-либо звездного скопления или ассоциации и выглядит просто звездой поля.
Кривая блеска EPIC 249622103 демонстрирует три транзитных сигнала с периодами 2.467, 7.061 и 24.366 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.40 ± 0.06, 1.34 ± 0.08 и 2.64 ± 0.11 радиусов Земли, соответственно. Эффективные температуры планет (в предположении альбедо, равного 0.3) оцениваются в 1040 ± 28, 728 ± 20 и 482 ± 14К, таким образом, все три планеты оказываются горячее Меркурия.
Сравнительная яркость звезды (ее видимая звездная величина +10.73 в видимых лучах и +8.4 в полосе Ks) делает ее удобной целью для измерения масс планет методом лучевых скоростей. В зависимости от своего химического состава массы планет b и c могут быть равными 2-5 масс Земли, а масса планеты d – 4-13 масс Земли. На свою звезду они будут наводить колебания с полуамплитудой 1.1-2.7, 0.8-1.9 и 1-3.3 м/с, соответственно. Эти величины вполне доступны измерению с помощью лучших современных спектрографов.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.05056.pdf
4 апреля 2018
Восемь новых транзитных горячих гигантов от обзора WASP-South
Хотя горячие юпитеры встречаются лишь примерно у 1% солнцеподобных звезд, легкость обнаружения планет этого типа привела к тому, что они составляют значительную долю всех известных экзопланет. Действительно, глубина транзитов горячих юпитеров часто составляет 1-2% – величину, которую легко измерить даже с телескопом небольшой апертуры. Кроме того, значительная масса планеты-гиганта, находящейся на тесной орбите, наводит на родительскую звезду колебания лучевой скорости сравнительно большой амплитуды (десятки и сотни метров в секунду).
16 апреля 2018 года ожидается запуск миссии TESS (NASA), которая сможет обнаруживать по всему небу транзитные планеты с радиусами до 2 радиусов Земли и даже меньше (у небольших звезд). Ну а пока «урожай» новых планет собирают наземные транзитные обзоры, из которых самым успешным является обзор SuperWASP и его близнец в южном полушарии WASP-South.
7 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию еще восьми транзитных горячих гигантов WASP-144 b, WASP-145A b, WASP-158 b, WASP-159 b, WASP-162 b, WASP-168 b, WASP-172 b и WASP-173A b. Массы планет были измерены методом лучевых скоростей с помощью спектрографа CORALIE, установленного на 1.2-метровом швейцарском телескопе им. Эйлера. Новые планеты демонстрируют большое разнообразие своих характеристик, говорящее о широчайшем разнообразии экзопланет вообще (даже относящихся к одному типу).
У двух планет (WASP-145A b и WASP-168 b) наблюдаются скользящие транзиты, т.е. эти планеты заходят на звездный диск только краем. Это привело к значительным погрешностям в определении их радиусов.
Таблица 1. Свойства родительских звезд
*Расстояние до звезд было оценено исходя из их светимости и видимой звездной величины (в оригинальной статье не приводится).
Таблица 2. Свойства планет
**С достоверностью 2 стандартных отклонения.
Наиболее интересной системой из представленных является WASP -162. Родительская звезда – древний оранжевый карлик спектрального класса K0 с возрастом, сравнимым с возрастом Вселенной (формально 13 ± 2 млрд. лет, более изощренные модели, учитывающие магнитную активность звезды, дают возраст ~9.2 млрд. лет). Планета массивна (5.2 ± 0.2 масс Юпитера), ее орбита явно эксцентрична (e ~ 0.43), а орбитальный период превышает 9.6 земных суток. Для такой сравнительно широкой орбиты время скругления приливными силами достигает ~30 млрд. лет, так что, по всей видимости, высокий эксцентриситет сохранился с эпохи формирования этой системы. Гигант WASP-162 b относительно прохладен – его эффективная температура оценивается в 910 ± 20К, температуры остальных планет значительно превышают 1000К.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1803.02224.pdf
30 марта 2018
UKIRT-2017-BLG-001 b: аналог Юпитера за завесой пыли
Событие микролинзирования происходит, когда звезда-источник, объект-линза и наблюдатель оказываются почти точно на одной прямой. Гравитационное поле объекта-линзы искривляет и фокусирует лучи звезды-источника, что приводит к временному усилению ее блеска (иногда в десятки и даже сотни раз). Если объектом-линзой является одиночная звезда, кривая блеска звезды-источника имеет характерный симметричный колоколообразный вид. Наличие рядом со звездой-линзой планеты приводит к появлению на кривой блеска дополнительных особенностей.
Из-за очень низкой вероятности конфигурации, при которой происходит микролинзирование, поиск таких событий стараются проводить на богатых звездных полях, расположенных в направлении центра Галактики. Однако в этом направлении очень велико также и поглощение света межзвездной пылью. Поэтому наиболее перспективным видится наблюдение событий микролинзирования не в видимых лучах, а в ближнем инфракрасном диапазоне. Первым таким наблюдательным проектом стало наблюдение области вокруг галактического центра с помощью наземного 3.8-метрового ИК-телескопа UKIRT, расположенного на горе Мауна-Кеа (Гавайи).
27 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планеты-гиганта UKIRT-2017-BLG-001L b. Из-за сильнейшего поглощения света это событие наблюдалось только в ИК-диапазоне, другие микролинзовые обзоры, ведущие наблюдения в видимых лучах, его не увидели.
Наблюдения велись в инфракрасной полосе Ks, а на протяжении трех ночей – еще и в полосе H. Событие микролинзирования UKIRT-2017-BLG-001 заняло около 100 суток, при этом особенность, вызванная гравитационным влиянием массивной планеты, продлилась около 8 суток.
Анализ кривой блеска показал, что звезда-источник расположена в дальней части галактического диска (за центром Галактики). Система-линза состоит из двух компонент с отношением масс q = (1.50 +0.17/-0.14)·10-3, которое примерно в полтора раза больше отношения масс Юпитера и Солнца. Расстояние до линзы оценивается авторами открытия в 6.3 +1.6/-2.1 кпк, т.е. эта система, скорее всего, находится в балдже. Массу звезды оценили в 0.81 +0.21/-0.27 солнечных масс, массу планеты – в 1.28 +0.37/-0.44 масс Юпитера, в момент наблюдений их разделяло расстояние 4.18 +0.96/-0.88 а.е. (в проекции на небесную сферу). Таким образом, система UKIRT-2017-BLG-001 напоминает систему Солнце + Юпитер.
Из-за удаленности звезды-источника взаимная угловая скорость источника и линзы мала, так что должно пройти 10-50 лет прежде, чем звезды разойдутся достаточно и их можно будет наблюдать раздельно.
Авторы провели анализ поглощения света пылью вблизи центра Галактики и показали, что это поглощение носит крайне неравномерный, «клочковатый» характер, что необходимо учитывать при планировании будущих микролинзовых обзоров в ИК-диапазоне.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.06795.pdf
17 марта 2018
Миссия «Кеплер» завершается из-за исчерпания топлива
За 9 лет пребывания в космическом пространстве телескоп им. Кеплера перенес множество аварийных ситуаций. Вышли из строя два маховика системы ориентации из четырех, телескоп не раз переходил в защищенный режим из-за воздействия на бортовой компьютер космических лучей. Теперь телескопу грозит окончательная утрата работоспособности из-за исчерпания запасов топлива на борту. В лучшем случае телескоп проработает еще несколько месяцев, но может потерять управление уже в ближайшие дни.
В мае 2013 года выполнение основной миссии «Кеплера» было прервано выходом из строя второго маховика системы ориентации. Телескоп больше не мог мониторить участок небесной сферы в районе созвездий Лебедя и Лиры (т.н. поле Кеплера), поскольку потерял способность с высочайшей точностью поддерживать свою ориентацию в пространстве. Инженеры миссии вышли из положения, направив телескоп параллельно солнечным лучам (давление солнечного света в этом случае поддерживает ориентацию аппарата). Начиная с весны 2014 года «Кеплер» наблюдает различные участки небесной сферы, расположенные вдоль эклиптики, в рамках расширенной миссии K2. Каждые три месяца телескоп перенаправляют на новый участок, эти периоды называются наблюдательными кампаниями.
Планируя расширенную миссию, инженеры НАСА подсчитали, что топлива на борту «Кеплера» хватит на 10 наблюдательных кампаний. Однако эта оценка оказалась излишне консервативной – к настоящему моменту «Кеплер» провел 16 наблюдательных кампаний и начал 17-ю. Однако топлива в баках почти не осталось, и телескоп может потерять управление в любой момент. Команда миссии планирует продолжать наблюдения как можно дольше с тем, чтобы на последних каплях топлива «Кеплер» все же смог развернуться в сторону Земли и передать собранные данные. Дело осложняется тем, что точное количество топлива в баках неизвестно – у команды есть расчетные оценки, но нет точных данных.
На смену «Кеплеру» придет миссия TESS, чей запуск ожидается 16 апреля 2018 года. В отличие от «Кеплера», ограниченного областью вблизи эклиптики, TESS будет наблюдать всю небесную сферу, сосредоточившись на самых ярких звездах, расположенных не далее 100 пк от Солнца.
Информация получена: https://www.nasa.gov/feature/ames/nasa-s-kepler-spacecraft-nearing-the-end-as-fuel-runs-low
16 марта 2018
Суперземля, открытая астрономом-любителем
Событие микролинзирования происходит, когда фоновая звезда (звезда-источник), объект-линза и наблюдатель оказываются почти точно на одной прямой. Гравитационное поле объекта-линзы искривляет и фокусирует лучи звезды-источника, что приводит к временному усилению (иногда в десятки и сотни раз) ее блеска. В случае, если объектом-линзой выступает одиночная звезда, кривая блеска является симметричной и имеет характерный колоколообразный вид. Однако если рядом со звездой-линзой есть планета, на кривой блеска появляется дополнительная короткая особенность, вызванная влиянием гравитационного поля планеты.
Геометрическая вероятность конфигурации, при которой можно наблюдать усиление блеска фоновой звезды, очень мала – 10-6-10-7 в год на одну звезду. Поэтому поиск событий микролинзирования ведется на богатых звездных полях – или в направлении на центр Галактики (в балдже), или в Большом и Малом Магеллановых облаках, или в галактике Андромеды. С уменьшением звездной плотности вероятность обнаружить событие микролинзирования падает, однако теоретически его можно увидеть в любой точке небесной сферы.
В ночь с 25 на 26 октября 2017 года любитель астрономии из Японии Кодзима (Kojima) обнаружил неожиданное усиление блеска слабой звезды из созвездия Тельца. Этот оптический транзиент получил наименование TCP J05074264+2447555. Вскоре выяснилось, что блеск звезды усиливается благодаря гравитационному микролинзированию. Сначала линза выглядела одиночной, но 31 октября 2017 года (вблизи максимума блеска) на кривой блеска появилась особенность, говорящая о двойственности линзы.
Поскольку это событие произошло далеко от богатых звездных полей, наблюдаемых микролинзовыми обзорами OGLE, MOA, KMTNet и др., ни один из этих профессиональных коллективов не наблюдал TCP J05074264+2447555. Кривую блеска построили по наблюдениям двух телескопов Астрономического института Словацкой академии наук (апертурой 60 и 18 см), 50-сантиметрового телескопа Крымской станции Астрономического института им. Штернберга (ГАИШ) и 30-сантиметрового телескопа небольшой обсерватории им. Фейнмана, расположенной в городской черте Гальяно-дель-Капо в южной Италии. Среди авторов открытия есть наши соотечественники – Наталья Андреевна Катышева и Сергей Юрьевич Шугаров.
Благодаря тому, что событие микролинзирования усилило блеск достаточно близкой и яркой звезды спектрального класса F5 V (ее видимая звездная величина в голубых лучах +14.7, в красных лучах +13.6), удалось наблюдать «эффект конечного размера», связанный с тем, что фоновая звезда – не точка, а диск. Также удалось довольно точно определить расстояние до звезды-источника.
Отношение масс компонент системы-линзы составило (1.1 ± 0.1)·10-4. Физические параметры определены гораздо хуже: масса звезды оценивается в 0.25 ± 0.18 солнечных масс, масса планеты – в 9.2 ± 6.6 масс Земли, расстояние между планетой и звездой – в 0.5 а.е. (в проекции на небесную сферу). Расстояние до линзы составило ~380 пк – это самое близкое событие микролинзирования из известных на данный момент.
Авторы предложили для новой планетной системы-линзы наименование Feynman 1 (в честь Р.Ф.Фейнмана).
Благодаря своей близости взаимная угловая скорость звезды-источника и звезды-линзы весьма высока – около 20 миллисекунд в год. Скоро они разойдутся достаточно, чтобы на крупных телескопах их можно было бы наблюдать раздельно. Наблюдения звезды-линзы позволят существенно уточнить ее массу и все параметры планетной системы в целом.
Примечание от 2 января 2020 года. При ближайшем рассмотрении Feynman-1 и Kojima-1L оказались одной и той же системой (TCP J05074264+2447555). Поскольку параметры Kojima-1L определены с гораздо большей точностью, в базе остается именно она.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.06659.pdf
13 марта 2018
Измерены наклонения орбит к оси вращения родительских звезд горячих гигантов HAT-P-3 b, HAT-P-12 b, HAT-P-22 b, WASP-39 b и WASP-60 b
Угол между вектором орбитального углового момента планеты (т.е. перпендикуляром, проведенным к плоскости ее орбиты) и осью вращения родительской звезды ψ является важным свидетельством динамической эволюции системы. Разные сценарии образования горячих юпитеров предсказывают разную величину этого угла. Если в случае спокойной миграции благодаря взаимодействию новорожденной планеты-гиганта с протопланетным диском она оказывается на орбите, близкой к плоскости экватора звезды (ψ ~ 0), то в случае планет-планетного рассеяния и перехода на высокоэллиптическую орбиту, в дальнейшем скругляемую приливными силами, этот угол может достигать высоких значений (а планета – оказаться на полярной и даже ретроградной орбите).
Однако истинный наклон орбиты ψ определить трудно. С помощью измерения эффекта Мак-Лафлина обычно измеряют проекцию истинного наклона на небесную сферу, этот угол обозначается буквой λ. Углы ψ и λ связаны соотношением:
где
– наклонение оси вращения звезды к лучу зрения,
i – наклонение орбиты планеты к лучу зрения.Наблюдения эффекта Мак-Лафлина и измерения проективного наклонения орбиты планеты к оси вращения звезды λ были проведены примерно для сотни планет. Примерно у 60% планет проективное наклонение близко к нулю, около 40% планет находятся на резко наклоненных орбитах, из которых ~10% оказываются полярными, а еще ~10% – ретроградными.
13 февраля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению эффекта Мак-Лафлина и определению проективного наклонения λ у пяти транзитных горячих гигантов: HAT-P-3 b, HAT-P-12 b, HAT-P-22 b, WASP-39 b и WASP-60 b. Измерения выполнялись с помощью спектрографа HARPS-N, установленного на 3.5-метровом Национальном телескопе Галилео (TNG), в рамках программы GAPS.
Проективные наклонения орбит планет к оси вращения родительских звезд оказались равными:
у HAT-P-3 b – 21.2 ± 8.7°
у HAT-P-12 b – -54 +41/-13°
у HAT-P-22 b – -2.1 ± 3°
у WASP-39 b – 0 ± 11°
у WASP-60 b – -129 ± 17°.Таким образом, орбиты трех планет оказались мало наклонены к экватору своей звезды, орбита одной планеты наклонена сильнее, а горячий юпитер WASP-60 b и вовсе оказался на ретроградной орбите.
Планеты с радиусами больше 0.8 радиусов Юпитера на плоскостях
(сверху вниз):«Проективное наклонение орбит планет к оси вращения родительских звезд λ – эффективная температура звезды»,
«λ – масса планеты»,
«λ – орбитальный период планеты»,
«λ – отношение большой полуоси орбиты планеты к радиусу звезды».
Черными точками показаны планеты HAT-P-3 b, HAT-P-12 b, HAT-P-22 b, WASP-39 b и WASP-60 b.
Размер кружков пропорционален радиусам планет. Голубым цветом показаны планеты звезд с эффективной температурой меньше 6250К, розовым цветом – планеты звезд с эффективной температурой больше 6250К.
Зеленым цветом показаны планеты, эксцентриситеты орбит которых больше 0.1, оранжевым цветом – меньше 0.1.
Кроме того, получив высококачественные спектры звезды WASP-60, авторы исследования заметно пересмотрели ее параметры. Температура фотосферы звезды «поднялась» с 5900 до 6105К, а спектральный класс изменился с G1 V на F9 V. Соответственно изменился и радиус транзитной планеты – с 0.86 ± 0.12 радиусов Юпитера у первооткрывателей он «увеличился» до 1.225 ± 0.07 радиусов Юпитера, а средняя плотность упала с ~1.06 г/куб.см до 0.38 ± 0.07 г/куб.см.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.03859.pdf
9 марта 2018
Валидация самой долгопериодической транзитной планеты Kepler-1654 b
Космический телескоп им. Кеплера обнаружил более 2.3 тыс. транзитных экзопланет и 4.5 тыс. кандидатов, чья планетная природа ожидает подтверждения. Однако подавляющее большинство этих планет расположено близко к своим звездам и нагрето до высоких температур. Это вызвано тем, что геометрическая вероятность транзитной конфигурации обратно пропорциональна расстоянию между планетой и звездой, поэтому транзитный метод поиска наиболее чувствителен к самым близким к звезде планетам.
Однако «Кеплер» в рамках основной миссии наблюдал около 200 тысяч звезд, что позволило ему фиксировать и маловероятные события – например, транзиты планет с орбитальными периодами больше 1 года. Не все из них попали в каталог KOI – чтобы считаться «интересным объектом», у данной звезды должно было наблюдаться как минимум три транзитных события одинаковой глубины и продолжительности с равными промежутками между ними. Чтобы обнаружить еще более долгопериодические планеты, интернет-проект Охотников за планетами организовал поиск в данных «Кеплера» звезд, у которых наблюдались одно или два транзитных события, силами волонтеров.
27 февраля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная валидации (статистическому подтверждению) самой долгопериодической транзитной планеты, известной на данный момент – Kepler-1654 b. Все началось с того, что Охотники за планетами обнаружили у звезды KIC 8410697 одно транзитное событие продолжительностью ~23 часа и глубиной 0.51%, с высокой степенью вероятности вызванное проходом по диску звезды долгопериодической планеты-гиганта. И всего за 5 дней до выхода из строя второго маховика системы ориентации, прервавшего основную миссию «Кеплера», эта планета прошла по диску своей звезды еще раз! Глубина, продолжительность и форма второго транзитного события оказались идентичны первому событию, что позволило соотнести их с одной планетой. Орбитальный период планеты оказался равен 1047.836 ± 0.002 земных суток, т.е. 2.87 земных года!
Авторы статьи провели процедуру валидации новой планеты, т.е. исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы. 21 августа 2015 года они пронаблюдали звезду KIC 8410697, получившую также наименование Kepler-1654, с помощью телескопа Кек II. Тем самым они исключили наличие затменно-переменных двойных фона, расположенных на малом угловом расстоянии от звезды Kepler -1654 (ближе 4 угловых секунд). Также они получили высококачественные спектры звезды и 18 замеров ее лучевой скорости с помощью спектрографа HIRES. В целом вероятность ложного открытия (не планетной природы Kepler-1654 b) составляет 6.2·10-5.
Радиус Kepler-1654 b составляет 0.82 ± 0.02 радиуса Юпитера, т.е. перед нами газовый гигант. Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 2.03 ± 0.04 а.е. и эксцентриситетом 0.26 +0.21/-0.11. Низкая точность определения эксцентриситета обусловлена тем, что его оценили по форме кривой блеска, а не по рисунку колебаний лучевой скорости звезды, обычно дающему куда более точный результат. Массу планеты измерить не удалось: формально метод измерения лучевых скоростей дает значение 0.13 ± 0.16 масс Юпитера, но поскольку погрешность оказалась больше измеряемой величины, авторы осторожно заявили о верхнем пределе в 0.49 масс Юпитера (с достоверностью 3 стандартных отклонения). Предел на массу автоматически накладывает и верхний предел на среднюю плотность – 1.2 г/куб.см. Скорее всего, Kepler-1654 b представляет собой более теплый аналог Сатурна (температурный режим планеты оказывается средним между температурными режимами Марса и Главного пояса астероидов).
Низкая эффективная температура Kepler-1654 b (~200 K) и связанная с ней малая шкала высот делает эту планету трудной целью для проведения трансмиссионной спектроскопии даже с помощью космического телескопа им. Джеймса Вебба. Тем не менее, при условии определенного везения спектральные особенности все-таки могут быть обнаружены (например, в случае небольшой массы планеты и теплой стратосферы).
Следующий транзит планеты Kepler-1654 b должен произойти 4 февраля 2019 года.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.08945.pdf
7 марта 2018
OGLE-2017-BLG-1434L b: супертитан
С помощью метода гравитационного микролинзирования можно открывать планеты, недоступные любым другим методам – в том числе маломассивные холодные планеты, расположенные далеко за снеговой линией. Однако у этого метода есть важный недостаток – форма кривой блеска позволяет хорошо определить отношение масс компонент системы-линзы q, т.е. отношение массы планеты к массе звезды, а не сами эти массы непосредственно. Для определения точных масс необходимо или измерение тонких эффектов на кривой блеска (например, микролинзового параллакса), или независимые наблюдения звезды-источника и звезды-линзы с помощью крупнейших телескопов.
К настоящему моменту методом гравитационного микролинзирования открыто чуть больше полусотни планет. Их относительные массы q распределены приблизительно равномерно в диапазоне -4.3 < log q < -2. Поскольку эффективность микролинзовых обзоров растет с ростом q, такая равномерность означает рост количества планет по мере уменьшения их относительной массы.
Однако исследования последних лет показали, что этот рост наблюдается только до log q ~ -3.75, после чего зависимость меняет знак. Известно всего семь планет с q < 10-4. Это может означать как резкое уменьшение эффективности метода гравитационного микролинзирования в области малых относительных масс, так и реальное уменьшение количества планет с q < 10-4.
8 февраля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию восьмой планеты с малым q – OGLE-2017-BLG-1434L b. Хорошее качество данных (и толика везения) позволили измерить микролинзовый параллакс системы-линзы и довольно точно определить ее физические параметры.
Событие микролинзирования OGLE-2017-BLG-1434 было анонсировано обзором OGLE 25 июля 2017 года. К наблюдениям присоединились корейский микролинзовый обзор KMTNet и коллаборация MiNDSTEp. В ночь ожидаемого максимума блеска было получено 75 фотометрических замеров и 50 – на следующую ночь. Плотные ряды наблюдений позволили обнаружить короткую особенность на кривой блеска фоновой звезды, вызванную планетой. Кроме того, исследователям улыбнулась удача – фоновая звезда прошла вблизи каустики системы-линзы, что позволило измерить «эффект конечного размера» фоновой звезды.
Масса звезды-линзы оказалась равной 0.234 ± 0.026 солнечных масс, т.е. перед нами красный карлик. На расстоянии 1.18 ± 0.10 а.е. от него (в проекции на небесную сферу) расположена планета массой 4.4 ± 0.5 масс Земли. Вся система удалена от нас на 860 ± 90 пк. Температурный режим OGLE-2017-BLG-1434L b оказывается промежуточным между температурными режимами Сатурна и Урана, т.е. перед нами – массивный аналог Титана.
Относительная масса новой планеты q составила 5.8·10-5, тем самым новая планета стала восьмой в списке с q < 10-4.
Авторы статьи проанализировали чувствительность обзоров, в которых были открыты микролинзовые планеты с q < 10-4 и показали, что резкое уменьшение количества планет с малой относительной массой обусловлено не факторами наблюдательной селекции, а имеет физическую природу. Если аппроксимировать распределение планет по относительным массам степенным законом dN/d(ln q) ~ qp, то для массивных планет с q > 2·10-4 показатель степени p = -0.93 ± 0.13, а для маломассивных планет с q < 10-4 этот показатель меняет знак и становится равным p = 1.05 +0.78/-0.68. Таким образом, наиболее распространенными являются планеты, в десять тысяч раз более легкие, чем их родительские звезды.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.02582.pdf
5 марта 2018
EPIC 247098361 b: горячий сатурн на эксцентричной орбите
Происхождение горячих юпитеров (планет-гигантов на близких к звезде орбитах) до сих пор остается предметом оживленных дискуссий. По современным представлениям, планеты-гиганты образуются за снеговой линией своих звезд в богатых газом протопланетных дисках, а затем так или иначе перемещаются на тесные орбиты. В настоящее время наиболее проработаны две гипотезы: согласно первой, планеты-гиганты мигрируют внутрь системы благодаря гравитационному взаимодействию с протопланетным диском; в этом случае горячий юпитер оказывается на близкой к круговой орбите, мало наклоненной к звездному экватору. Согласно второй, планет-планетное рассеяние или взаимодействие со звездным компаньоном сначала переводит планету-гигант на высокоэллиптическую орбиту с низким перицентром, которая затем скругляется приливными силами. В последнем случае горячий юпитер может оказаться на резко наклоненной, полярной и даже ретроградной орбите. Возможно, в природе реализуются оба сценария.
Приливные силы ослабевают пропорционально шестой степени большой полуоси орбиты, т.е. очень быстро. Они мало влияют на планеты с величиной большой полуоси, большей 0.1 а.е. Поэтому изучение таких сравнительно удаленных от звезды планет представляет большой интерес в контексте понимания их динамической эволюции.
28 февраля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию транзитного горячего сатурна EPIC 247098361 b. Эта планета интересна яркостью родительской звезды (+9.9 звездных величин) и значительной эксцентричностью своей орбиты. EPIC 247098361 b был открыт космическим телескопом им. Кеплера во время 13-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2, планетная природа транзитного кандидата была подтверждена методом измерения лучевых скоростей с помощью спектрографов CORALIE, FEROS и HARPS.
EPIC 247098361 – звезда главной последовательности позднего F-класса, удаленная от нас на 130 ± 4.6 пк. Ее масса оценивается в 1.192 ± 0.025 солнечных масс, радиус – в 1.161 ± 0.023 солнечных радиусов, светимость в 1.72 ± 0.10 раз превосходит солнечную. Звезда слегка обогащена тяжелыми элементами (их на 26% больше, чем в составе Солнца), ее возраст составляет 1.26 ± 0.74 млрд. лет.
Масса планеты EPIC 247098361 b оценивается в 0.397 ± 0.037 масс Юпитера, радиус – в 1.00 ± 0.02 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности ~0.53 г/куб.см, типичной для планет этого класса. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.1036 ± 0.0008 а.е. (~19.3 звездных радиусов) и эксцентриситетом 0.258 ± 0.025, и делает один оборот за 11.16845 ± 0.00002 земных суток. Эффективная температура планеты довольно умеренная – 1030 ± 15К. Таким образом, EPIC 247098361 b оказывается в переходной области между прохладными планетами, нагрев которых не влияет на их структуру, и «раздутыми» горячими юпитерами.
Планета EPIC 247098361 b (показана квадратом) на плоскости «эффективная температура – радиус» на фоне других транзитных экзопланет. Массы экзопланет отражены цветом, цветовая шкала расположена справа от графика. Зеленой полосой показана переходная зона между «раздутыми» и не раздутыми планетами.Значительный эксцентриситет орбиты EPIC 247098361 b говорит о его возможной миграции путем планет-планетного рассеяния или взаимодействия с третьим телом на широкой орбите благодаря механизму Козаи-Лидова. Для проверки последнего предположения было бы желательно измерить наклонение орбиты планеты к оси вращения звезды с помощью эффекта Мак-Лафлина, к чему авторы открытия и призывают. Также планета будет прекрасной целью для изучения свойств ее атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.08865.pdf
2 марта 2018
В системе HD 215152 обнаружены еще две планеты
Космический телескоп им. Кеплера обнаружил значительное количество компактных плотно упакованных планетных систем, в которых сразу несколько планет расположено глубоко внутри орбиты Меркурия. Своей компактностью и цепочками орбитальных резонансов такие системы больше напоминают спутниковые системы планет-гигантов. По сравнению с ними Солнечная система выглядит рыхлой и пустынной.
Открытие компактных плотно упакованных планетных систем стало достаточно неожиданным – методом измерения лучевых скоростей их обнаруживать крайне сложно. Как правило, планеты, входящие в состав компактных систем, имеют малую массу (порядка нескольких масс Земли), а значит, наводят на свою звезду колебания малой амплитуды. Кроме того, наличие орбитальных резонансов затрудняет выделение из периодиограммы индивидуальных RV-сигналов. Тем не менее, трудно не означает невозможно, и, измеряя лучевые скорости звезды на протяжении долгого времени, можно «расплести» сложное движение звезды вокруг барицентра системы и идентифицировать вклад каждой планеты.
14 февраля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию еще двух планет у близкого и яркого оранжевого карлика HD 215152, тем самым общее количество известных планет в этой системе достигло четырех. Все четыре планеты образуют компактную плотно упакованную систему, полностью аналогичную компактным системам, обнаруженным «Кеплером». Открытие было сделано методом измерения лучевых скоростей с помощью спектрометра HARPS.
Первые две планеты (в текущих обозначениях – c и d) были представлены еще в 2011 году на основе данных, также полученных этим спектрометром. Тогда влияние на лучевую скорость звезды еще не открытых планет привело к высоким видимым эксцентриситетам c и d – ~0.34 и ~0.38, и их завышенным массам. Наблюдения за звездой были продолжены: к настоящему моменту за период в 13 лет получено 373 замера лучевой скорости звезды (с июня 2003 по сентябрь 2016 года). Богатые ряды данных позволили исследователям обнаружить еще две маломассивные планеты.
На данный момент структура планетной системы HD 215152 выглядит так.
Внутренняя планета HD 215152 b имеет орбитальный период 5.7594 ± 0.0002 земных суток, большую полуось орбиты 0.0576 ± 0.0008 а.е. и минимальную массу (параметр m sin i) 2.0 +0.4/-0.7 масс Земли.
У второй планеты HD 215152 c (известной с 2011 года) орбитальный период 7.283 +0.004/-0.009 земных суток, большая полуось орбиты 0.0674 ± 0.0009 а.е. и минимальная масса 1.5 +0.8/-0.6 масс Земли.
Планеты b и c близки к орбитальному резонансу 5:4.
Минимальная масса третьей планеты HD 215152 d оценивается в 2.7 +0.9/-0.8 масс Земли. Суперземля вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.088 ± 0.001 а.е. и делает один оборот за 10.864 ± 0.006 земных суток. Эта планета также известна с 2011 года.
Планеты c и d близки к орбитальному резонансу 3:2.
Наконец, четвертая планета HD 215152 e вращается на среднем расстоянии 0.154 ± 0.002 а.е. и завершает один оборот за 25.20 ± 0.05 земных суток, ее минимальная масса 3.5 +0.5/-2.1 масс Земли.
Формально эксцентриситеты орбит планет составляют (от внутренней планеты к внешней) 0.36 +0.11/-0.35, 0.16 +0.22/-0.16, 0.33 +0.18/-0.33 и 0.17 +0.29/-0.17. Однако численное моделирование динамической устойчивости показало, что при наклонении плоскости системы в 90° (в этом случае истинные массы планет равны минимальным) эксцентриситеты орбит не могут превышать 0.03, а при наклонении в 30° (тогда истинные массы вдвое превосходят минимальные) – даже 0.02. При наклонении в 15° система неустойчива при любых эксцентриситетах орбит. Таким образом, можно сделать вывод, что орбиты планет в этой системе на самом деле близки к круговым.
Полуамплитуды колебаний лучевой скорости звезды, наводимых планетами, оказываются около 1 м/с (у планеты c – даже 0.7 м/с). Фактически система HD 215152 находится на пределе обнаружения современными средствами.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1802.04631.pdf
27 февраля 2018
OGLE-2016-BLG-1067 b: аналог Сатурна у красного карлика
Поиск внесолнечных планет методом гравитационного микролинзирования позволяет находить планеты, недоступные всем остальным методам – например, холодные планеты, расположенные далеко за снеговой линией своих звезд, и даже «планеты-странники», свободно плавающие в галактическом диске и не принадлежащие ни одной звезде. Однако у метода гравитационного микролинзирования есть важный недостаток – одну и ту же кривую блеска фоновой звезды может обеспечить сразу несколько различных решений (конфигураций) системы-линзы. Как правило, таких решений четыре, иногда восемь. Чтобы определить, какое именно решение истинно, необходимо или высокое качество кривой блеска, позволяющее измерить различные тонкие эффекты (например, «эффект конечного размера фоновой звезды», связанный с тем, что звезда-источник является не точкой, а диском), или последующие наблюдения звезды-линзы с помощью крупнейших телескопов для получения дополнительной информации.
Важную роль в снятии «вырождения» между различными решениями для системы-линзы играет космический телескоп им. Спитцера. Этот инфракрасный телескоп находится на гелиоцентрической орбите и к настоящему моменту удалился от Земли более чем на 1 а.е. Наблюдая одно и то же событие микролинзирования с помощью наземных телескопов и с помощью «Спитцера», можно измерить т.н. микролинзовый параллакс и резко сократить количество возможных решений для системы-линзы – фактически, определить ее физические характеристики.
18 января 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планеты OGLE-2016-BLG-1067 b. Событие микролинзирования OGLE-2016-BLG-1067 было анонсировано обзором OGLE 10 июня 2016 года. Также оно было обнаружено обзором MOA под именем MOA-2016-BLG-339. В дальнейшем к наблюдениям подключился и обзор KMTNet. Всего было получено 2520 фотометрических замеров блеска фоновой звезды в разных спектральных каналах (V, R и I).
Это же событие микролинзирования в течение почти 300 часов наблюдал «Спитцер» в лучах с длиной волны 3.6 мкм. К сожалению, в серии наблюдений «Спитцера» случился недельный перерыв из-за временной близости наблюдаемой звезды к Солнцу.
Без данных «Спитцера» кривую блеска фоновой звезды описывало целых восемь различных решений для системы-линзы! Авторы статьи проанализировали их все и сократили количество возможных решений до двух. При этом два оставшихся возможных решения соответствовали близким физическим характеристикам системы-линзы (погрешности в определении массы звезды и расстояния до нее во много раз превысили разницу между обоими решениями).
Итак, OGLE-2016-BLG-1067 – красный карлик массой 0.30 +0.15/-0.12 солнечных масс, удаленный от нас на 3.73 ± 0.67 кпк. На расстоянии 1.70 ± 0.39 а.е. от него (в проекции на небесную сферу) расположена планета OGLE-2016-BLG-1067 b массой 0.43 +0.21/-0.17 масс Юпитера. Это расстояние в ~2.1 раза превышает радиус снеговой линии, в Солнечной системе расположенной на расстоянии ~2.7 а.е. от Солнца. Таким образом, температурный режим планеты оказывается промежуточным между температурными режимами Юпитера и Сатурна.
Фоновая звезда и звезда-линза движутся друг относительно друга с угловой скоростью ~8 миллисекунд в год. К 2026 году они разойдутся достаточно, чтобы их можно было наблюдать раздельно с помощью крупнейших наземных телескопов. Это, в свою очередь, позволит существенно уточнить физические свойства звезды OGLE-2016-BLG-1067 и всей системы в целом.
На момент публикации статьи (середина января 2018 года) количество планет, открытых методом гравитационного микролинзирования, достигло 51.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1801.05806.pdf
22 февраля 2018
О трансмиссионном спектре очень теплого нептуна GJ 436 b
Измерение зависимости глубины транзита от длины волны приходящего излучения, называемое еще трансмиссионной спектроскопией – важный метод изучения атмосфер транзитных экзопланет. Впервые этот метод был применен к транзитным горячим юпитерам: крупные размеры этих планет и большая шкала высот в их атмосфере облегчали получение их трансмиссионных спектров и позволили находить там натрий, калий, водяной пар и другие вещества. Однако трансмиссионная спектроскопия небольших планет (нептунов и суперземель) – несравненно более трудная задача. Из-за меньшего размера диска таких планет по сравнению со звездным диском и из-за малой шкалы высот в атмосфере, обусловленной сравнительно большой средней молекулярной массой атмосферных газов, трансмиссионные спектры получаются плоскими, с малым отношением сигнал/шум. Дополнительно осложняет дело наличие облаков и высотной дымки.
В случае прозрачной, свободной от облаков атмосферы планеты глубина транзита должна достигать минимума на волнах ~0.5 мкм. Для более коротких волн становится существенным рэлеевское рассеяние света, увеличивающее видимый радиус планеты в синих лучах. Для волн короче 0.9 мкм становится существенным поглощение в спектральных полосах различных молекул, также увеличивающих видимый радиус планеты. Напротив, наличие облаков или плотной дымки делает трансмиссионный спектр плоским (не зависящим от длины волны).
Для сравнительно горячих атмосфер важно поглощение в линиях газообразных натрия и калия. Отсутствие этих линий в спектрах более прохладных планет может говорить о конденсации этих элементов в облака из хлорида калия KCl или сульфата натрия Na2S.
3 января 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная трансмиссионной спектроскопии очень теплого нептуна GJ 436 b с помощью спектрографа STIS на «Хаббле». Эта планета была открыта в 2004 году методом измерения лучевых скоростей, а в 2007 году были обнаружены ее транзиты по диску своей звезды (тем самым GJ 436 b стал первым транзитным нептуном, известным людям). Масса планеты оценивается в 21.4 масс Земли (1.25 масс Нептуна), радиус – в 4.2 радиусов Земли (1.1 радиусов Нептуна).
Первые попытки получить трансмиссионный спектр GJ 436 b предпринимались еще в 2009 году. В первом приближении этот спектр является плоским, лишенным деталей, что исключает безоблачную водородную атмосферу. Сведения о составе атмосферы противоречивы – одни авторы заявляли о наличии в ней метана и отсутствии углекислого и угарного газа, другие, напротив, утверждали об обилии угарного газа и недостатке метана.
10 июня 2015 года и 14 июня 2016 года авторы статьи провели наблюдения транзитов GJ 436 b с помощью спектрографа STIS на «Хаббле». Наблюдения проводились в диапазоне 0.53-1.02 мкм, который был разбит на 10 спектральных каналов.
Комбинированный трансмиссионный спектр GJ 436 b по наблюдениям «Хаббла» и «Спитцера». Черными крестами показаны результаты замеров космических телескопов, цветными линиями – предсказания различных атмосферных моделей. Ни одна из моделей не в состоянии в полной мере описать наблюдательные данные.В пределах погрешностей измерений трансмиссионный спектр GJ 436 b остается плоским. В нем не обнаружено линий натрия и калия (что не удивительно для атмосферы с температурой ~700 K, при которой эти элементы должны сконденсироваться в KCl и Na2S). Авторы наложили на полученные замеры несколько атмосферных моделей, но ни одна не описала их удовлетворительным образом. Ближе всего к наблюдательным данным две модели: с полупрозрачными облаками и металличностью атмосферы, в 100 раз превышающей солнечную, и безоблачную, но с металличностью, в 1000 раз превышающей солнечную. Обе модели предсказывают трансмиссионный спектр в оптическом диапазоне, близкий к плоскому; чтобы понять, какая из них ближе к истине, нужны наблюдения в инфракрасном диапазоне, которые сможет провести телескоп им. Джеймса Вебба.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1801.00412.pdf
20 февраля 2018
Подведены предварительные итоги расширенной миссии «Кеплера» K2 за 0-10 наблюдательные кварталы
С выходом из строя в мае 2013 года второго маховика системы ориентации космический телескоп им. Кеплера завершил свою основную миссию, заключающуюся в непрерывном фотометрическом мониторинге участка небесной сферы в районе созвездий Лебедя и Лиры, называемого еще Полем Кеплера. Начиная с весны 2014 года «Кеплер» наблюдает участки неба вблизи эклиптики, причем каждая площадка мониторится около 80 суток (этот период называется наблюдательной кампанией), а затем телескоп перенаправляют на другую площадку. В отличие от своей основной миссии, в рамках K2 «Кеплер» наблюдает в среднем более яркие звезды, доступные для дальнейших исследований (в частности, для измерения масс планет методом лучевых скоростей и для изучения свойств планетных атмосфер методами трансмиссионной спектроскопии).
Распределение родительских звезд, возле которых вращаются подтвержденные планеты «Кеплера» (показаны розовым цветом), а также родительских звезд транзитных кандидатов (показаны серой штриховкой) и подтвержденных планет (показаны сиреневым цветом) 0-10 наблюдательных кампаний миссии K2 по видимым звездным величинам. Хорошо видно, что звезды, наблюдаемые в рамках расширенной миссии, в среднем на 3 звездные величины ярче звезд, которые мониторились в рамках основной миссии.15 февраля 2018 года была опубликована статья, посвященная результатам расширенной миссии K2 за 0-10 наблюдательные кампании. Представлены 275 транзитных кандидатов у звезд ярче +13 звездной величины в 233 системах, 149 из них прошли процедуру валидации и являются планетами с вероятностью свыше 99.9%. 39 планет из этих 149 ранее находились в статусе кандидатов, а 56 представляются впервые.
Во время очередной наблюдательной кампании «Кеплер» мониторит от 10 до 40 тысяч звезд в «долгой» моде (фотометрия снимается каждые 30 минут) и от 50 до 200 звезд в «короткой» моде (фотометрия снимается каждую минуту). В статье анализируются данные, полученные с нулевой (тестовой) до десятой наблюдательной кампании за исключением девятой, в которой «Кеплер» наблюдал область галактического балджа в поисках событий микролинзирования.
В своей статье авторы подробно описывают методику обработки «сырых» данных «Кеплера», позволяющую учесть медленный дрейф поля зрения телескопа и увеличить точность фотометрии в несколько раз. Также они описывают процедуру дальнейшего исследования выявленных транзитных кандидатов. Чтобы исключить ложные открытия, каждая звезда с транзитным кандидатом наблюдалась на каком-либо из крупных телескопов, снабженных системой адаптивной оптики – 3.5-метровом WIYN, одном из 8.1-метровых телескопов-«близнецов» Gemini, 10-метровом Кеке, 5.1-метровом телескопе Хейла (Hale) и Большом бинокулярном телескопе. Эти наблюдения позволили исключить имитацию транзитных сигналов, обнаруженных «Кеплером», затменно-переменными двойными фона, попавшими на один пиксель матрицы космического телескопа, чей поперечник составляет 4 угловых секунды. Также с помощью спектрографа TRES были получены спектры звезд с кандидатами – это позволило исключить имитацию транзитных сигналов двойными звездами со скользящими транзитами. Только если вероятность всех ложнопозитивных сценариев оказывалась меньше 0.001%, планета считалась прошедшей процедуру валидации.
Распределение 275 транзитных кандидатов (показано серой штриховкой) и 149 подтвержденных планет (показано сиреневым цветом) по орбитальным периодам. Резкое уменьшение количества кандидатов и планет с периодами свыше ~20 суток вызвано наблюдательной стратегией миссии K2 – каждая наблюдательная площадка мониторится не более 75-80 суток.Авторы подчеркивают, что их список кандидатов и статистически подтвержденных планет далеко не полон. Они ограничились кандидатами у звезд ярче +13 звездной величины с эффективными температурами от 4250 до 6500К (в подавляющем большинстве – от 5 до 6 тыс. К). Сравнивая свой список со списком, представленным другим научным коллективом (Crossfield et al., 2016), авторы констатировали их лишь частичное пересечение. В частности, из 197 транзитных кандидатов группы Кроссфилда, обнаруженных ими в данных за первые четыре наблюдательных кампании, и 108 их собственных кандидатов за тот же период, общими являются только 53. Более тщательное прочесывание фотометрических данных, полученных «Кеплером» во время расширенной миссии, ради выявления всех возможных кандидатов – дело будущего.
Распределение 275 транзитных кандидатов (показано серой штриховкой) и 149 подтвержденных планет (показано сиреневым цветом) по радиусам. Заметно некоторое уменьшение количества планет с радиусами ~1.8 радиусов Земли, т.е. зазор между «мини-нептунами» и суперземлями.Самая яркая звезда, возле которой «Кеплер» обнаружил транзитную планету (причем не только в рамках K 2, но и вообще с момента запуска) – HD 212657 (HIP 110758, EPIC 205904628), получившая также наименование K2-167. Ее видимая звездная величина +8.24, это субгигант спектрального класса F7 с массой 1.02 +0.12/-0.09 солнечных масс, радиусом 1.83 ± 0.29 солнечных радиусов и очень низким содержанием металлов – в 2.8 раза меньше солнечного значения. Звезда наблюдалась во время 3-й наблюдательной кампании.
Вокруг HD 212657 вращается горячий мини-нептун с радиусом 2.82 +0.52/-0.45 радиусов Земли и орбитальным периодом 9.9775 ± 0.001 земных суток. Планета станет отличной целью для космического телескопа им. Джеймса Вебба, благодаря которому можно будет определить свойства ее атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии.
Информация получена: http://outer.space.dtu.dk/awm/images/validationpaper.pdf
14 февраля 2018
В системе K2-141 открыта вторая планета
Среди множества других удивительных открытий космический телескоп им. Кеплера обнаружил класс очень горячих железокаменных планет, вращающихся на расстоянии всего 2-3 звездных радиусов. Орбитальный период таких планет составляет несколько часов. Скорее всего, они лишены плотной атмосферы, а их дневные полушария представляют собой сплошной лавовый океан.
Одной из таких планет стала K2-141 b (EPIC 246393474 b), представленная в ноябре 2017 года. Орбитальный период этой горячей суперземли составляет всего 6.7 часов (0.28032 земных суток)! При радиусе ~1.5 радиусов Земли ее массу оценили в ~5.3 масс Земли, что привело к средней плотности 8.00 +1.83/-1.45 г/куб.см.
12 января 2018 года в Архиве электронных препринтов появилась статья другого научного коллектива, независимо наблюдавшего звезду K2-141. Лука Малавольта (Luca Malavolta) из университета города Падуя (Италия) и его коллеги уточнили параметры родительской звезды (в частности, она оказалась немного больше и горячее, чем было представлено ранее, а ее спектральный класс «изменился» с K7 V на K4 V), подтвердили наличие планеты b на 6.7-часовой орбите и уточнили ее параметры, а также открыли вторую планету, получившую наименование K2-141 c.
Масса планеты b теперь оценивается в 5.08 ± 0.41 масс Земли, радиус – в 1.51 ± 0.05 радиусов Земли, а средняя плотность – в 8.2 ± 1.1 г/куб.см. Оценки, полученные группой Малавольты, находятся в прекрасном согласии с предыдущими оценками.
Внимательно изучая кривую блеска звезды K2-141, полученную «Кеплером», исследователи обнаружили в ней кроме транзитов планеты b дополнительные короткие транзитные сигналы V-образной формы, говорящие о возможных скользящих транзитах еще одной планеты. Орбитальный период нового кандидата составил 7.7485 ± 0.0002 земных суток, всего наблюдалось 9 транзитных событий.
Для измерения массы обеих планет исследователи получили 44 замера лучевой скорости K2-141 с помощью спектрографа HARPS-N с точностью единичного замера 2.9 м/с. К сожалению, массу внешней планеты измерить не удалось, был получен только верхний предел в 7.4 масс Земли. Однако планета K2-141 c прошла процедуру валидации, вероятность ложного открытия авторы оценивают в 4.8·10-4. Радиус внешней планеты также определен довольно плохо – в 7.0 +4.6/-2.8 радиусов Земли. Скорее всего, ближе к истине нижняя оценка, и перед нами нептун или мини-нептун.
Интересно, что авторы нашли на кривой блеска вторичные минимумы планеты K2-141 b (ослабление общего блеска системы, когда планета заходит за звезду) глубиной 23 ± 4 ppm. Формально геометрическое альбедо планеты b оказалось равным 0.30 ± 0.06, однако при таких высоких температурах, какие ожидаются на ее дневном полушарии, необходимо учитывать ее собственное тепловое излучение. С учетом теплового излучения альбедо дневного полушария K2-141 b оказалось очень низким – 0.01 +0.05/-0.01, температура подзвездной точки достигла 3000К, а средняя температура дневного полушария – 2400К. Эффективность переноса тепла на ночную сторону планеты очень низка, что должно приводить к сильным температурным контрастам. Однако для того, чтобы более-менее точно определить температуру ночного полушария, нужны наблюдения в ИК диапазоне.
В целом, система K2-141 b станет прекрасной целью для телескопа им. Джеймса Вебба.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1801.03502.pdf
12 февраля 2018
K2-138: первая 5-планетная система, обнаруженная астрономами-любителями
Вот уже почти три года космический телескоп им Кеплера в рамках расширенной миссии K2 наблюдает участки небесной сферы, расположенные вблизи эклиптики. Каждый участок мониторится в течение ~80 суток (этот период называется наблюдательной кампанией), затем телескоп вынужден перенаправляться на другую площадку так, чтобы его оптическая ось оказалась примерно параллельна солнечным лучам. На каждой площадке «Кеплер» получает фотометрию от 13 до 28 тыс. звезд, в кривых блеска которых исследователи ищут транзиты экзопланет. Примерно через три месяца после окончания очередной наблюдательной кампании полученные данные выкладываются в открытый доступ.
Как правило, поиск в данных транзитных сигналов ведут автоматические алгоритмы. Но тут есть своя тонкость. Кроме транзитов планет кривые блеска звезд содержат много других особенностей как астрофизической (затменно-переменные двойные и вспыхивающие звезды, космические лучи, и пр.), так и инструментальной природы. Эти особенности распознаются алгоритмами не всегда адекватно – бывает, что те или находят транзиты там, где их нет (это так называемые ложнопозитивы), или пропускают транзиты там, где они есть. Поскольку человеческий мозг гораздо лучше приспособлен к выявлению в зашумленных данных определенных паттернов, поиск планет «вручную» (т.е. с помощью людей-волонтеров) иногда приносит успех там, где автоматические алгоритмы терпят неудачу.
За последние годы было организовано несколько интернет-проектов, посвященных поиску в данных «Кеплера» транзитных сигналов. Самым известным из них является проект Охотников за планетами (Planet Hunters). В апреле 2017 года стартовал еще один волонтерский проект – Exoplanet Explorers, специально посвященный обработке данных, полученных в рамках миссии K2. Как и Охотники за планетами, новый проект базируется на платформе Zooniverse.
22 января 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию K2-138 – первой планетной системы, обнаруженной волонтерами Exoplanet Explorers. Эта система включает в себя пять транзитных планет с радиусами от 1.6 до 3.3 радиусов Земли, плотно упакованных глубоко внутри орбиты Меркурия. K2-138 является хорошим примером плоской компактной системы, аналоги которой были обнаружены «Кеплером» еще в рамках основной миссии.
Итак, K2-138 (EPIC 245950175) – оранжевый карлик спектрального класса K1 V, удаленный от нас на 183 ± 17 пк. Его масса оценивается в 0.93 ± 0.06 солнечных масс, радиус – в 0.86 ± 0.08 солнечных радиусов, светимость примерно вполовину меньше солнечной. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их в полтора раза больше, чем в составе Солнца.
Кривая блеска K2-138 демонстрирует пять транзитных сигналов с периодами 2.353, 3.560, 5.405, 8.261 и 12.758 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.57 +0.28/-0.17, 2.52 +0.34/-0.16, 2.66 +0.39/-0.18, 3.29 +0.35/-0.18 и 2.81 +0.36/-0.19 радиусов Земли. Эксцентриситеты орбит планет не превышают 0.403, 0.296, 0.348, 0.315 и 0.364, соответственно, однако, скорее всего, они близки к нулю. Освещенность на орбите самой внешней планеты в 51 ± 4 раз больше освещенности на орбите Земли, остальные планеты нагреты еще сильнее.
В 14 угловых секундах к западу от K2-138 расположен звездный компаньон на 5.6 звездных величин слабее (в красных лучах). Световое загрязнение кривой блеска K2-138, создаваемое компаньоном, незначительно и почти не влияет на размеры планет. Если же предположить, что транзитные планеты вращаются именно вокруг тусклого компаньона, а не вокруг K2-138, то их размеры для обеспечения наблюдаемой глубины транзитов должны быть увеличены в 13.6 раз. При этом они превысят размеры самой крупной из известных экзопланет – WASP-79 b, что, с учетом очень плотной компоновки этой системы, выглядит совершенно невероятным.
Все пять планет этой системы связаны друг с другом уникальной цепочкой орбитальных резонансов 3:2. Это говорит о медленной совместной миграции планет и невозмущенной (динамически холодной) планетной системе.
Ожидаемые массы планет в этой системе лежат в диапазоне 4-7 масс Земли. Гравитационное взаимодействие планет друг с другом должно создавать периодические отклонения времени наступления транзитов на 2.5-7 минут. Возможно, массы планет удастся измерить TTV-методом путем наблюдений транзитов в этой системе космическим телескопом им. Спитцера. Другая возможность заключается в измерении масс планет методом измерения лучевых скоростей родительской звезды – ожидаемая полуамплитуда колебаний несколько превышает 2 м/с и с трудом, но все же может быть измерена.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1801.03874.pdf
8 февраля 2018
У оранжевого карлика LP415-17 обнаружены три небольшие транзитные планеты
Красные и поздние оранжевые карлики – очень привлекательная цель для поисков рядом с ними небольших планет, поскольку из-за своей малой массы такие звезды заметнее откликаются на гравитационное влияние своих планет, чем солнцеподобные звезды, а из-за меньшего радиуса транзиты планет оказываются глубже. Особенно эффективен в поисках небольших планет космический телескоп им. Кеплера – благодаря высочайшей точности астрометрии и отсутствию атмосферы он может находить транзитные планеты с радиусом до 1 радиуса Земли и даже меньше. Поискам благоприятствует широчайшая распространенность небольших планет (суперземель и мини-нептунов) у звезд малой массы.
22 января 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию у звезды LP415-17 трех транзитных планет. Открытие было сделано космическим телескопом им. Кеплера в рамках 13-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2, проходившей с 8 марта по 27 мая 2017 года.
LP415-17 (EPIC 210897587) – звезда главной последовательности спектрального класса K6 V. Ее масса оценивается в 0.65 +0.06/-0.03 солнечных масс, радиус – в 0.58 +0.06/-0.03 солнечных радиусов, светимость примерно в 10 раз меньше светимости Солнца. Период вращения вокруг своей оси, составляющий 29.6 ± 0.4 земных суток, говорит о зрелом возрасте. Звезда удалена от нас на 82 +29/-12 пк.
Кривая блеска LP415-17 демонстрирует три транзитных сигнала с периодами 6.342 ± 0.002, 13.850 ± 0.006 и 40.718 ± 0.005 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.8 +0.2/-0.1, 2.6 +0.7/-0.2 и 1.9 +0.7/-0.2 радиусов Земли. Звезда прошла стандартную процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы). Вероятность того, что перед нами ложное открытие, по оценкам авторов не превышает 0.4%.
Авторы попытались оценить массы планет, исходя из эмпирического соотношения масса-радиус для планет с радиусами от 1.5 до 4 радиусов Земли:
Они получили значения (от внутренней планеты к внешней) ~4.7, ~6.5 и ~4.9 масс Земли. Планеты таких масс будут наводить на свою звезду колебания лучевой скорости с полуамплитудами ~2.2, ~2.3 и ~1.2 м/с, соответственно. Такие величины вполне доступны новому поколению высокоточных спектрографов, например, таких, как ESPRESSO, установленный на VLT.
Исследователи оценили эффективные температуры планет в 708 +38/-31, 583 +52/-35 и 381 +47/-25К. Температурный режим внешней планеты оказывается промежуточным между температурными режимами Меркурия и Венеры. Благодаря яркости родительской звезды (+9.5 в инфракрасной полосе K) планеты оказываются привлекательной целью для космического инфракрасного телескопа им. Джеймса Вебба, который сможет исследовать свойства их атмосфер методами трансмиссионной спектроскопии.
Примечание от 12 марта 2018 года: звезда LP415-17 получила также наименование K2-155. Согласно новому исследованию, ее масса и радиус оказались меньше, а сама звезда расположена ближе (на расстоянии 62.3 ± 9.3 пк от Солнца). Соответственно, несколько уменьшились размеры всех трех планет.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1801.06249.pdf
3 января 2018
KELT-21 b: транзитный горячий юпитер у бедной металлами A-звезды
Подавляющее большинство внесолнечных планет открыто у звезд спектральных классов от позднего F до M с температурой фотосферы менее 6500К. Это обусловлено тем, что более горячие звезды быстро вращаются и не имеют в своем спектре четких узких линий, по смещению которых можно измерять их лучевые скорости с приемлемой точностью. А это, в свою очередь, говорит о повышенной сложности (практической невозможности) поисков планет методом измерения лучевых скоростей или измерения массы транзитных планет. Поэтому B, A и ранние F-звезды обычно исключаются из числа целей, наблюдаемых экзопланетными обзорами.
Однако наземный транзитный обзор KELT, напротив, оказался весьма эффективен в поисках транзитных горячих юпитеров у A и ранних F-звезд. Это связано с тем, что KELT наблюдает звезды в диапазоне 8-11 звездных величин, т.е. более яркие, чем цели большинства других наземных транзитных обзоров. В этом диапазоне доля горячих звезд весьма велика. При этом из-за того, что KELT приступил к работе сравнительно поздно, транзитные планеты у ярких GKM-звезд в большинстве своем уже были открыты более ранними транзитными обзорами. По совокупности этих двух факторов более половины планет, открытых KELT, вращается вокруг звезд с температурой фотосферы выше 6250К.
12 декабря 2017 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию транзитного горячего юпитера у звезды HD 332124, получившей также наименование KELT-21. Это звезда спектрального класса A8 V массой 1.46 ± 0.03 солнечных масс, радиусом 1.64 ± 0.034 солнечных радиусов и светимостью 8.03 ± 0.54 солнечных. Звезда отличается пониженным содержанием тяжелых элементов (их в 2.5 раза меньше, чем в составе Солнца) и очень быстро вращается (проективная скорость вращения v sin i на экваторе достигает 146 км/с).
На расстоянии 1.2 угловых секунд от главной звезды (в ~510 а.е. в проекции на небесную сферу) расположена тесная пара M-звезд с массами 0.13 и 0.11 солнечных масс. Скорее всего, все они образуют физически связанную иерархическую тройную систему, однако строго это еще не доказано. Система удалена от нас на 415 ± 49 пк.
Кривая блеска KELT-21 демонстрирует транзитный сигнал с глубиной около 1% и периодом 3.61278 земных суток. Чтобы убедиться в планетной природе транзитного кандидата, исследователи провели процедуру валидации. К сожалению, из-за быстрого вращения звезды и вызванного им уширения спектральных линий измерить массу планеты не удалось, был получен только верхний предел в 3.91 масс Юпитера. Однако измерение эффекта Мак-Лафлина во время транзита показало, что планета вращается именно вокруг главной звезды системы KELT-21. Проекция наклонения орбиты планеты к оси вращения звезды оценивается в -5.6 ± 1.9°, т.е. KELT-21 b вращается по орбите, мало наклоненной к экваториальной плоскости звезды на расстоянии всего 6.86 звездных радиусов. Радиус планеты составляет 1.586 ± 0.04 радиусов Юпитера, эффективная температура достигает 2051 ± 30К.
Яркость KELT-21 в инфракрасном диапазоне (ее звездная величина в полосе J составляет +10.15) и высокая температура планеты благоприятны для наблюдений вторичного минимума. Это позволит провести изучение свойств атмосферы горячего юпитера методами эмиссионной спектроскопии.
Информация получена: https://arxiv.org/pdf/1712.03241.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_2 2019_1 2019_2 2020_1 2020_2 2021_1 2021_2 2022_1 2022_2 2023_1
