TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[Dayan]

И что? Там написано "A massive Neptune", а не rocky, Earth-lke или terrestrial planet.

Плотность как у Земли

Про уплотнение веществ под давлением (чем массивнее планета – тем больше) вы не слышали значит.

[Алексей Шевченко]

Слышал только вот массивен этот нептун для газового гиганта такого диаметра, что собой представлять мир этот может?

[Dayan]

Слышал только вот массивен этот Нептун для газового гиганта такого диаметра, что собой представлять мир этот может?

Какого ещё диаметра? Давно было показано, что планеты крупнее 1.6 R⊕, за исключением самых горячих, не являются "твёрдыми" (вот пара статей из более поздних на эту тему).
Про HD 21749 b ясно написано, что это субнептун (также массивный нептун), а не газовый гигант. Кстати, названия класса экзопланет в русском языке принято писать со строчной буквы, в отличие от английского. Нептун с заглавной буквы – это имя собственное у известной планеты в Солнечной системе. Вообще этим именем называется одна-единственная планета во Вселенной.

Что представляют собой плотные нептуны наподобие HD 21749 b? Да как и все мининептуны: внешняя оболочка – атмосфера из водорода-гелия и/или воды в сверхкритическом состоянии, имеющая толщину от 10% до более, чем половины от видимого радиуса планеты. Если там только водород-гелий, то оболочка плотных нептунов имеет массу 0.5-2% от полной массы планеты. Если там преобладает вода, то она может составлять несколько десятков процентов от массы планеты. Но водород-гелий в реальности невозможно представить без других летучих веществ: воды, метана, аммиака и т.д. В нижней части атмосферы давление превышает несколько тысяч атм, и вне зависимости от расстояния до звезды температура там составляет более двух тысяч Кельвинов, так что ни о какой "поверхности" речи быть не может (на то они и "нептуны"). Мантия нептуна скорее всего многослойна. Внешняя оболочка представляет собой перегретую жидкость, состоящую из воды, метана, аммиака, паров силикатных пород и металлов, и др. веществ. Во внутренней мантии преобладает углерод в форме "алмазной жидкости", и/или соединения хлора, серы и фосфора (согласно последним статьям). В центре планеты может располагаться многослойное ядро: внешняя оболочка состоит в основном из силикатов, внутреннее ядро – из железа или прочих металлов. Согласно последним статьям, планеты Солнечной системы имеют много железа и никеля в ядре, а в других системах ядра планет могут быть богаты алюминием, магнием, кальцием или натрием.

[vika vorobyeva]

Еще одна публикация про открытие суперплотного нептуна у GJ 143 (HD 21749).

Что ж, как и ожидалось, радиус планеты немного вырос, масса заметно уменьшилась, как и эксцентриситет орбиты, и параметры планеты стали хоть и необычными, но не из ряда вон.
С другой стороны, с интерпретацией данных я промахнулась: это оказалась та же самая планета, а не две разных
Температурный режим как у Меркурия: a/R_эф = 0.425.

[Dayan]

Сегодня вышла статья, в которой авторы рассмотрели первую систему TESS, в которой обнаружены кандидаты в коорбитальные планеты. Co-orbital exoplanets from close period candidates: The TOI-178 case.

Три транзитных кандидата у K-звезды TOI-178 (TYC 6991-00475-1) были обнаружены в данных второго сектора TESS.
Кандидаты обозначаются TOI-178.01, 02 и 03 имеют орбитальные периоды около 6.6, 10.4 и 10 суток соответственно (и радиусы ~ 2.8, 3.7 и 2.3 R⊕), т.е. планеты вероятно находятся в резонансе 3:2:2. При этом угловое орбитальное разделение кандидатов составляет примерно 60°. Хотя авторы отмечают, что у одного из кандидатов может быть неправильно определён период – возможно, что период обращения 03 составляет 4.9 суток, и тогда система пребывает в резонансе, близком к 4:3:2. Формально все три кандидата неплохо проходят тесты на ложнопозитив, и с хорошей вероятностью являются настоящими планетами.
Авторы подробно изучили коорбитальный сценарий – проанализировали стабильность системы, и пришли к интересному результату, что несмотря на влияние внутренней планеты потенциальная коорбитальная пара может быть динамически устойчивой на временах в масштабе миллиарда лет при некоторых массах и соотношениях масс планет. Возможны два коорбитальных сценария: когда одна из планет является "троянской" для другой или когда пара находится на "подковообразной орбите" (при которой разность средних долгот колеблется с амплитудой более 310°). Периоды TTV должны достигать сотен дней.

От себя добавлю, что считаю коорбитальную конфигурацию маловероятной. Плавали – знаем благодаря "Кеплеру". Скорее всего TOI-178 успешно повторит судьбу хорошо знакомых нам Kepler-132 или Kepler-223 (в своё время она была известна как KOI-730). Авторы не получали никаких спектров, не исследовали нормально окрестности звезды, хотя и отмечают, что проведённый ими центроидный тест не показывает никаких признаков сценария с затменной двойной. Только у TOI-178.03 довольно низкое отношение "сигнал-шум", составляющее 7.6.

[an]

 Вышла статья с описанием планетной системы обладающей  самым большим числом планет, которая была обнаружена TESS на данный момент.

https://arxiv.org/abs/1901.09092

Звезда с планетной системой, TOI 125,  находится на расстоянии в 111,4 пс. по данным Gaia , и обладает светимостью в 0,509 солнечной соответствующей позднему  спектральному классу G.

У звезды обнаружено пять кандидатов с разной степенью достоверности, одна суперземля с радиусом в 1,4 земных, и периодом обращения всего в 12,7 часов,
три мининептуна с радиусами 2,76 земных  и периодом в 4,65 дня;  с радиусом в 2,79 и периодом в 9,15 дней;  и с радиусом 2,94 земных и периодом 19,98 дней.
 На орбите с периодом в 13,28 дней предполагается нахождение планеты, неуверенно определяемой как возможный тяжелый нептун  с радиусом определнённым с большой погрешностиью в 8,8 +4,7 -4,4 земных 

Массы оцениваются как 2,65 земных для  внутренней  суперземли; 8,5; 8,6; и 9,5 для мининептунов; и весьма приблизительно для нептуна в 61 (+200 -42).

Мининептуны имеют высокое отношение сигнал/шум и кроме того два внутренних подтверждаются статистическим анализом и их существование подтверждено достаточно надежно. Остальные нуждаются в подтверждении.

Открытие системы TOI 125 показывает, что TESS в первые же дни начал выявлять редкие системы малых планет, поддающиеся дальнейшему их наблюдению и более подробному выяснению их характеристик,  можно ожидать много других интересных открытий.

[Dayan]

Звезда с планетной системой, TOI 125

Какая красивая и чрезмерно упакованная система! Прикрепляю картинку из статьи, где схематично представлены орбиты всех пяти кандидатов. Не закрашенными являются TOI-125.04 (самый внутренний кандидат) и TOI-125.05 (четвёртый от звезды) из-за низкого отношения "сигнал-шум".

Добавлю, что радиус планеты TOI-125.05 имеет большую погрешность из-за скользящего транзита (прицельный параметр превышает или равен 1). У TOI-125.04 прицельный параметр тоже велик ~ 0.91, а из-за близости к звезде это означает заметный наклон плоскости её орбиты к плоскости орбит остальных планет – на 16°. Ещё: массы планет не были измерены каким-либо образом – они лишь предсказаны теоретически; на изображениях с высоким разрешением в окрестностях родительской звезды не было найдено заметных звёздных компаньонов или фоновых звёзд; если TOI-125.04 подтвердится, то поверхностная температура на ней превышает 2000 K.

[Андрей Астрофизический]

Какая красивая и чрезмерно упакованная система!

На TRAPPIST-1 похожа, по плотности упаковки
Кстати, как вы считаете. Может ли такое быть, что в таких плотно-упакованных системах, настоящее полное число планет в системе будет в районе нескольких десятков?
Как-то совсем не верится, что планетная система "кончилась" на 0.15 а.е. от звезды. Даже система спутников Юпитера более обширна, при том что ему, иметь очень далекие спутники мешает и Солнце, и соседние планеты-гиганты. Звезде же в этом смысле мешают только другие звезды...

[Dayan]

На TRAPPIST-1 похожа, по плотности упаковки

И это притом, что в TRAPPIST-1 планеты размером с Землю, а в TOI-125 размеры планет лежат в диапазоне от размера суперземли (и нептунов) до размера Сатурна (если подтвердится TOI-125.05). Вероятно, чтобы оставаться стабильной, а возраст TOI-125 оценили в 6.6 ^+4.6_–4.2 млрд лет, планеты этой системы имеют небольшие массы и низкие плотности.

Кстати, как вы считаете. Может ли такое быть, что в таких плотно-упакованных системах, настоящее полное число планет в системе будет в районе нескольких десятков?
Как-то совсем не верится, что планетная система "кончилась" на 0.15 а.е. от звезды. Даже система спутников Юпитера более обширна, при том что ему, иметь очень далекие спутники мешает и Солнце, и соседние планеты-гиганты. Звезде же в этом смысле мешают только другие звезды...

Была статья на похожую тему, что если внимательнее посмотреть на системы с суперземлями (или нептунами) на близких к звёздам орбитах, то на широких орбитах с приличной вероятностью можно встретить что-то ещё.
Моё мнение таково, что TOI-125 и другие плотные системы скорее всего не заканчиваются в нескольких десятых а.е. от звезды. Думаю, что некоторые системы действительно содержат заметно больше планет, чем Солнечная.

[Алексей Шевченко]

Больше планет в разы?

[SpaceEngineer]

Не скажу насчёт числа планет, но масса системы должна быть меньше массы протопланетного диска, которая 0.001 - 0.01 массы звезды, а радиус - до радиуса диска (несколько десятков а.е.) Если системе "повезло" и в ней не образовались газовые гиганты, вполне могут быть десятки мелких планет на стабильных орбитах.
С другой стороны, плотно упакованные горячие планеты подразумевают, что в диске происходила мощная миграция, а значит его плотность была высокой, а значит вероятность образования гигантов высока. А гиганты вычистят орбиты рядом с собой от мелких планет. Но всё равно может остаться место для штук 20 планет.
Это моё чисто интуитивное имхо

[Dayan]

масса системы должна быть меньше массы протопланетного диска, которая 0.001 - 0.01 массы звезды, а радиус - до радиуса диска (несколько десятков а.е.)

Кстати, масса протопланетного диска может составлять и десятки процентов от массы звезды. Однажды я уже писал об этом.
А в некоторых случаях масса раннего диска может быть даже сопоставима с массой звезды. Пример – тройная новорождённая звезда L1448 IRS3B, которую удалось застать в процессе формирования с помощью ALMA. Её фотография в 1.3-мм диапазоне показана ниже. Возраст этой системы меньше 150 тысяч лет! Возле центра диска расположена пара звёзд с суммарной массой около 1 M⊙ и взаимным разделением 61 а.е. Окружающий диск со спиральной структурой имеет массу около 0.3 M⊙! Он имеет радиус около 400 а.е. Центральная пара поглощает материал диска со скоростью ~ 10^–7 M⊙ в год.
Третий компонент, который виден левее центра картинки как самое яркое пятно, имеет массу как минимум 0.085 M⊙. Спроецированное расстояние между ним и центром масс главной пары звёзд составляет 183 а.е.
На расстояниях от 150 до 320 а.е. от центра диск должен подвергаться дестабилизации из-за третичной звезды. Моделирование этой системы указывает на то, что очень недавно диск подвергся гравитационной неустойчивости, породив одну или две звезды-компаньона, т.е. звёзды родились из диска подобно некоторым планетам-гигантам.

Вот небольшая заметка о системе L1448 IRS3B на сайте ESO (октябрь 2016 года) и статья в Архиве: A Triple Protostar System Formed via Fragmentation of a Gravitationally Unstable Disk.

[Бизоныч]

Возле центра диска расположена пара звёзд с суммарной массой около 1 M⊙ и взаимным разделением 61 а.е. Окружающий диск со спиральной структурой имеет массу около 0.3 M⊙! Он имеет радиус около 400 а.е. Центральная пара поглощает материал диска со скоростью ~ 10–7 M⊙ в год.

Получается что при сохранении скорости поглощения центральные компоненты сожрут диск за какие-то 300 килолет.

[Dayan]

Получается что при сохранении скорости поглощения центральные компоненты сожрут диск за какие-то 300 килолет.

Путём простого деления 0.3 на 10^–7 у меня получается 3 миллиона лет.
Но на самом деле по мере устаканивания системы скорость аккреции будет снижаться. Материала должно хватить всем – и звёздам и планетам в этой системе.

[Dayan]

Но на самом деле по мере устаканивания системы скорость аккреции будет снижаться.

Правда, с оговоркой. В целом скорость аккреции материала будет снижаться, но если вокруг звёзд образуются массивные планеты, миграция некоторых из них может привести к падению на звёзды, и тогда в какие-то короткие моменты количество поглощаемого материала будет резко возрастать.
Кстати, часть материала диска неизбежно рассеется в пространстве.

Ещё хотел бы сказать про L1448 IRS3B – я думаю (могу ошибаться), что вокруг центральной пары существование общих планет представляется маловероятным – этому мешает третий компонент, хотя там может быть некоторая зона стабильных орбит для планет, если орбита третьего компонента имеет небольшой эксцентриситет. Нынешний общий диск будет очень скоро (по астрономическим меркам) разрушен. Зато обзавестись своими собственными системами планет могут все три звезды этой иерархической тройной (если там уже не начало что-то формироваться). Например, если центральная пара обращается по почти круговой орбите, расстояние между A и B минимум в 61 а.е. позволит существовать планетам на орбитах с большими полуосями до 20 с лишним а.е. от каждой из звёзд.

P.S. Стоит вернуться к TESS.

[an]

 Новое открытие TESS
 https://arxiv.org/abs/1902.03900
Открыта пара транзитных планет-гигантов в орбитальном резонансе 2 : 1 ,  TOI-216b и c,  у  оранжевого карлика спектрального класса K.   Звезда расположена на расстоянии в  178.84 pc или ~ 583 св. лет.
Планеты, TOI-216b  и TOI-216c,  два гиганта радиусом   8,2 и 11,3 земных,  имеют  периоды   17,01 и  34,57 дней соответственно, и  большие полуоси орбит в  ~ 0,129 и ~ 0,207 а. е.
Исходя из резонанса периодов обращения  2 : 1,  который наблюдается у планет, и тайминга транзитов этих планет, их массы определяются как  26 (+ 24−11) массы Земли  и 190 (+ 220
−80) земных.  Отсюда средние плотности этих планет ~ 0,24 г/см.куб.  у TOI-216b,   и ~ 0,72 г/см.куб. у TOI-216c.
Равновесные температуры планет оцениваются в 630 и 497 K
TOI-216 очень похож на Kepler-9 по архитектуре
 http://allplanets.ru/star.php?star=Kepler-9
 и,  предполагается,  что  резонанс между газовыми гигантами согласуется с диссипативными  процессами во взаимодействии протопланетного диска с планетами во время их
предположительной   миграции  внутрь, из-за  снежной линии. 

TOI-216 находится недалеко от южного
полюса эклиптики,  где наблюдательные поля телескопов TESS перекрываются и, следовательно, будет наблюдаться TESS в течение  целого  года, обеспечивая
возможность постоянного  мониторинга и значительного уточнения параметров этой системы.

[an]

 Два транзитных субнептуна и транзитная суперземля у спокойного красного карлика.

 https://arxiv.org/abs/1903.06107

Анализ данных TESS  показывает,  что близкий яркий красный карлик TOI-270, зв. величина V - 12,6;  спектрального класса  M3.0 ± 0.5V, находящийся  на расстоянии от Земли 22,7 парсек = 74 св.лет, обладает тремя небольшими транзитными планетами, суперземлёй и двумя мини-непунами.

Радиусы новооткрытых планет у суперземли R = 1,25 земного, у ближнего к звезде мининептуна - 2,42 и у дальнего 2,13 земного.

Планеты обращаются с периодами 3,4, 5,7, и   11,4 дней.
 Большие полуоси орбит, которые в данном случае, при нулевом эксцентриситете у этих планет, равны радиусам орбит, 4,6, 7, и 11 миллионов км.

Планеты на таких расстояниях будут иметь равновесные температуры ~ 528,  424, и  340K.

Яркость звезды делает эту планетную систему кандидатом на более детальное изучение.

 

[Dayan]

Появилось две статьи об открытии планет TESS.

The L 98-59 System: Three Transiting, Terrestrial-Sized Planets Orbiting a Nearby M-dwarf.
У близкого красного карлика L 98-59 (TOI-175) найдены три транзитные планеты с размерами, близкими к земному.

L 98-59 наблюдалась во втором секторе TESS, и будет наблюдаться ещё в шести. Звезда имеет спектральный класс M3 (её блеск V = 11.7^m, K = 7.1^m). Её масса составляет 0.32 ± 0.03 M⊙, радиус 0.291 ± 0.025 R⊙, Teff = 3500 ± 150 K, что из закона С-Б приводит к светимости 0.011 L⊙. Металличность определена очень плохо, но формально составляет лишь около 0.32 солнечной. Возраст также не определён, но судя по низкой активности звезды он, вероятно, больше 1 млрд лет. По Gaia DR2 расстояние до системы составляет 10.623 пк (или около 34.65 световых лет).
Изображения высокого разрешения окрестностей L 98-59 исключают влияние компаньонов и возможных фоновых звёзд.

Планеты подтверждены статистически. Их орбитальные периоды составляют 2.253, 3.690 и 7.451 суток. Радиусы этих планет соответственно составляют примерно 0.72, 1.29 и 1.37 R⊕. Величина плотности звёздного потока на орбитах планет превышает плотность потока солнечного излучения на орбите Земли в ~ 21.9, 11.42 и 4.46 раза.

HD 213885b: A transiting 1-day-period super-Earth with an Earth-like composition around a bright (V=7.9) star unveiled by TESS.
У G-карлика HD 213885 обнаружена транзитная суперземля на ультракороткой орбите и нетранзитный нептун.

HD 213885 (TOI-141) наблюдалась в первом секторе TESS (её блеск V = 8^m). Её масса составляет 1.068 ± 0.02 M⊙, радиус 1.101 ± 0.008 R⊙, Teff = 5978 ± 50 K, светимость около 1.376 L⊙. Металличность составляет около 0.91 солнечной. Возраст звезды оценивается в 3.80 ^+0.66_–0.79 млрд лет. По Gaia DR2 расстояние до системы составляет 47.97 ± 0.14 пк (или около 156.5 световых лет).
С помощью изображений высокого разрешения рядом с HD 213885 были найдены две фоновые звезды (или компаньона – их физическая связь с HD 213885 пока не может быть установлена), которые, однако, являются слишком тусклыми, чтобы на что-либо повлиять.

Масса транзитной планеты HD 213885 b (TOI-141b) была измерена методом лучевых скоростей с помощью FEROS, HARPS и CORALIE. С помощью этих же инструментов была открыта и вторая, не транзитная планета этой системы, HD 213885 c (TOI-141c).
Планеты имеют такие параметры:
b обращается с периодом 1.008 суток. Её радиус оценивается в 1.745 ^+0.051_–0.052 R⊕, масса в 8.83 ^+0.66_–0.65 M⊕, что приводит к средней плотности ~ 9.15 г/см³. В предположении нулевого альбедо её равновесная температура оценивается в 2128 K. Эту планету авторы сравнивают с 55 Cnc e, но в отличие от неё HD 213885 b заметно плотнее. По составу, вероятно, она подобна Земле.
c обращается с периодом 4.785 суток. Её минимальную массу оценивают в 19.95 ^+1.38_–1.36 M⊕, а равновесную температуру в 1265 K.

[gromm]

Астросейсмология помогла узнать свойства горячего сатурна
Астрономы благодаря космическому телескопу TESS и методам астросейсмологии открыли горячий cатурн на орбите вокруг красного гиганта. Это говорит о том, что изучение колебаний звезды сильно увеличивает вероятность определения свойств экзопланеты, обращающейся вокруг нее.
https://nplus1.ru/news/2019/03/28/TESS-hot-Saturn

[gromm]

С помощью TESS обнаружены две суперземли у звезды HD 15337.

HD 15337 (TOI-402) - яркий (V=9) карлик типа К1 возрастом 7.5 млрд. лет, расположенный в 146 св. годах от Земли. Масса - 0.90М⊙, радиус - 0.856R⊙, Teff = 5125К.

Планеты HD15337b и HD15337c обращаются вокруг звезды за 4.76 and 17.18 суток соответственно. Подтверждены с помощью HARPS.

Параметры планет:
HD15337b - M=7.63±0.94M⊕, R=1.585±0.056R⊕, Teq=989±15К
HD15337с - M=7.37(+1.63−1.61)M⊕, R=2.309(+0.110−0.103)R⊕, Teq=644±10К

http://www.sci-news.com/astronomy/hd-15337-ancient-super-earths-07032.html
https://arxiv.org/abs/1903.05623