TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[an]

У звезды TOI-700 открыта потенциально обитаемая планета TOI-700d https://www.vesti.ru/article/2477683

Об этом уже давно сообщалось.

TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[vika vorobyeva]

Прошли валидацию еще две небольшие умеренно нагретые планеты TOI-122 b и TOI-237 b:
https://arxiv.org/pdf/2010.15905.pdf

Обе планеты вращаются вокруг красных карликов; первая удалена на ~62 пк, вторая на ~38 пк.
Радиус TOI-122 b оценивается в 2.72 ± 0.18 радиусов Земли, планета немного горячее Меркурия (инсоляция 8.8 ± 1 земной). Массу толком не измеряли – сделали всего два замера, но она во всяком случае меньше 6.7 масс Юпитера. Почти наверняка перед нами мини-нептун.
Радиус TOI-237 b – 1.44 ± 0.12 радиусов Земли, температурный режим промежуточный между температурными режимами Меркурия и Венеры (инсоляция 3.7 ± 0.5 земной). С массой та же ситуация – сделано два замера, она меньше 2.1 масс Юпитера. Вероятность того, что TOI-237 b – планета земного типа, оценивается авторами в 25%, вероятность того, что это небольшой мини-нептун – 75%.
Авторы вычисляют наиболее вероятные значения полуамплитуды колебаний лучевых скоростей звезд – 7.1 м/с для TOI-122 b и 3.4 м/с для TOI-237 b, и предлагают владельцам хороших спектрографов попытать счастья.

[Алексей Шевченко]

Вика не слишком ли велики массы для планет такого диаметра?

[vika vorobyeva]

Вика не слишком ли велики массы для планет такого диаметра?

Массы планет остались неизвестными, 6.7 и 2.1 масс Юпитера – только верхние пределы.

Сами авторы статьи, ссылаясь на других товарищей (Chen & Kipping, 2017), оценивают массу планеты TOI-122 b в 8.8 ^+9.0/_-3.1 масс Земли, а TOI-237 b – 3.0 ^+2.0/_-1.1 масс Земли. Это чисто эмпирическая прикидка, основанная на наших знаниях о том, а какие вообще бывают планеты с радиусом ~2.7 и ~1.4 радиусов Земли.

[Алексей Шевченко]

Хорошо благодарю что объяснили

[an]

 
Планета у красного карлика в пустыне горячих нептунов

https://arxiv.org/abs/2011.01716

Сообщается об открытии планеты, с массой  Нептуна у звезды LP 714-47из наблюдений по программе CARMENES, транзиты которой были дополнительно обнаружены TESS в 5 секторе с 15 ноября по 11 декабря 2018г( TOI 442.01)

звезда LP 714-47 представляет собой медленно вращающийся ранний карлик M класса, T = 3950 (+/- 51) K,  с массой 0,59( +/- 0,02) M солн. и радиусом 0,58( +/- 0,02)Rсолн. По долгосрочным фотометрическим наблюдениям и показателям спектроскопической активности  определен период вращения звезды, он равен ~ 33 суткам.


 Статистический анализ  показывает, что в коротких орбитальных периодах экзопланет  наблюдается бимодальное распределение планет, характерное для населения планет размером с Землю (включая суперземли) и населения более крупных планет размером с Юпитер.
 Наблюдается явный недостаток планет с массой Нептуна примерно 0,1 М Юп,  с  короткими орбитальными периодами менее  4 дней.
Предлагаются разные объяснения такого положения, но поскольку данных о планетах в этой пустыне горячих нептунов недостаточно, правильность этих объяснений  пока невозможно проверить.

Планета LP 714-47 b, как раз находится в этой пустыне горячих нептунов  близко к её нижней границе.
Её параметры были получены из  данных о лучевых скоростях от CARMENES, ESPRESSO, HIRES, PFS и iSHELL и кривых блеска от TESS, Spitzer и наземной фотометрии.

Масса и радиус LP 714-47 b определены  с точностью до 5% и 6% соответственно, а отношение радиусов планеты к радиусу звезды было определено с еще меньшей долей неопределенности 1,5%.

Планета обращается вокруг звезды с периодом 4.052 дня и большой полуосью в 0.0417 а. е.(6,2 млн. км)
Масса M ~ 30,8 масс Земли,       радиус равен  4,7 ± 0,7 R земл.
 LP 714-47b имеет ту же среднюю  плотность, что и Нептун, при массе примерно вдвое больше Нептуна и более высокой равновесной температуре равной ~ 700K.

Кроме того просматривается сигнал с периодом в 16 дней, однако  невозможно идентифицировать этот сигнал в данных о лучевых скоростях как вторую планету из-за близости периода к половине периода вращения звезды  33 сут. Время изменения  кривой полученной обсерваторией Спитцер может указывать на слабый TTV, который может быть связан с каменистой планетой, близкой к среднему резонансу движения 2: 1.
 Дальнейший мониторинг изменений лучевой скорости для проверки  сигнала 16 d, а также повторное наблюдение в  расширенной миссии TESS  изменений времени прохождения и наклона сигнала прольют новый свет на этот вопрос.

Еще одна планета с точным определением массы и радиуса, и находящаяся в пустыне горячих нептунов, помогает пролить больше света на происхождение  пустыни горячих нептунов, что в свою очередь, может накладывать ограничения на сценарии формирования планет.

[LeMay]

  Сергей Попов: Фотометрия 10 миллионов звезд по данным первых двух лет работы TESS.
  https://arxiv.org/abs/2011.06459
  Подвалило фотонной руды! Выложены данные по миллионам звезд, наблюдавшимся TESS на протяжении первых двух лет программы. В короткой статье описано, что и где лежит. Все звезды ярче 13.5 величины. Т.е., последующие наблюдения можно и с любительскими инструментами проводить. Точность фотометрии, конечно, зависит от звездной величины. Для многих объектов точность доходит до пятого знака после запятой.

[Goodricke]

Две молодые планетные системы обнаружены при помощи спутника TESS

https://arxiv.org/abs/2011.13349
https://phys.org/news/2020-12-young-planetary-tess.html
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20201207181021

Они нашли, что на орбитах вокруг двух молодых звезд, TOI-251 и TOI-942, возраст каждой из которых не превышает 320 миллионов лет, движутся один мини-нептун и две планеты размером с Нептун.

[an]

 Сообщается об измерении массы  ранее открытых трех планет (одна из планет землеразмерная), у красного карлика TOI-270( L231-32).

https://arxiv.org/abs/2101.01593

http://www.allplanets.ru/star.php?star=TOI-270

Планетная система была обнаружена TESS при наблюдении  на 3-5 секторах (с 21 сентября по 12 декабря 2019 года),
Затем по программе ESOobserving 0102.C-0456 с помощью спектрометра ESPRESSO были проведены измерения радиальной скорости красного карлика с высокой точностью, чтобы понять какие планеты имеют каменистый состав и есть ли у них атмосфера.

Из-за характеристик звезды-хозяина и ее планет, TOI-270(L231-32) является одной из приоритетных  целей для исследований атмосферы экзопланет. 

     
Звезда спектрального класса M3 находится на расстоянии от Земли 22 пк (71,7 св. лет) в созвездии Живописец

Масса  ближайшей планеты TOI-270 b равна 1,58(+ - 0,26 )M земл. Что в сочетании с диаметром 1,151 Dземл (14664 км) даёт среднюю плотность 5,7 (+ - 1,2) гр/см. куб

Измеренная масса второй планеты TOI-270 c равна 6,14(+ - 0,38) M земл.,  диаметр 2,332 D Земл.. (29709 км),  средняя плотность
2,68(+ - 0,3) гр/см.куб.

Масса третьей планеты  TOI-270 d 4,78(+ - 0,46) M Земл.,  диаметр 2,005 D Земл (25544 км).  Отсюда средняя плотность
3,28(+ - 0,45)гр/см куб.

Атмосферные исследования планет TOI- 270(L231-32) 231-32c и L231-32d являются интересными целями  исследований по нескольким причинам. Во-первых, они вероятно, имеют значительную атмосферу, и поэтому глубокую величину транзита, звезда относительно яркая, V= 12,6, поэтому трансмиссионные спектры могут быть исследованы детально.
 Определение их атомного и молекулярного состава поможет интерпретировать историю эволюции этих планет, и подобных им у других красных карликов.

Уже имеющиеся данные  исключают преобладание водяного пара в атмосферах  231-32c и L231-32d.

Что же касается суперземли 231-32b, то измерения теплового излучения с JWST дает  альтернативный метод для определения наличия атмосферы на таких планетах.  Относительно низкая равновесная температура 231-32b (528 - 581 K) повышает вероятность того, что, L231-32b   обладает  атмосферой с высокой средней молекулярной массой,  избежав потерь при фотоиспарении.
Точно измеренные массы этих планет облегчат интерпретацию атмосферных измерений L231-32c и L231-32d, поскольку они являются основными мишенями для спектроскопии пропускания с использованием HST и JWST.
Наконец, поскольку планеты L231-32 вращаются в почти резонансных условиях, наблюдение за дальнейшими транзитами с земли или в будущих наблюдениях TESS, могут привести к обнаружению изменений времени прохождения, которые могут независимо ограничивать массы планет и дополнительно уточнять значения параметров планет.

[an]

 Газовый гигант в двойной системе из красного и белого карликов.
Сообщается об открытии    планеты TOI-1259Ab  у красного карлика TOI-1259A, компонента двойной системы, куда входит еще и белый карлик TOI-1259B,  который находится на расстоянии  ~  1600 а. е. ( 238 млрд. км) от красного карлика.

https://arxiv.org/abs/2101.02707

Транзиты планеты наблюдались космическим телескопом TESS в девяти секторах, причем глубина транзитов достигала 2,7 процента, одна из самых глубоких из известных.
Звезда с планетой,  спектрального класса K,  находится на расстоянии от Земли 118,11 пк(369 св. лет)в созвездии Дракон.
Масса планеты M = 0,44Mюпит.
Планета обращается вокруг звезды с периодом 3,48 дня и большой полуосью в 0,0407 а. е. (6 млн. км)
Подбирая спектральное распределение энергии белого карлика,  общий возраст системы определяют в 4,08 (+1,21 -0,53) млрд лет. Это согласуется с оценкой возраста полученной из скорости вращения вокруг оси  красного карлика равной 28 дней.

Планета TOI-1259Ab, имеет отношение как к звездной эволюции, так и звездной множественности, позволяет в некоторой степени прояснять связь планетогенеза с этими свойствами звездных систем, чем и интересна.
За время существования эта система сильно меняла свои динамические характеристики. В первой половине жизни главным компонентом был нынешний белый карлик,  анализ показывает, что система в то время была более тесной, и влияние главного компонента на планету  было более существенным, приведя планету к её наблюдаемой ныне орбите. Возможные же планеты предшественника белого карлика могли упасть на него. приведя к загрязнению белого карлика  металлами.  Было бы интересно узнать, являются ли белые карлики, такие как TOI-1259B, с известными ассоциированными планетами, более вероятными для загрязнения, чем «одинокие».

Кроме того большая глубина транзита делает TOI-1259Ab многообещающей целью для определения характеристик атмосферы.

[SpaceEngineer]

Почему планеты должны были упасть на белый карлик? Они могли поглотиться звездой на стадии красного гиганта, но тогда "загрязнена" была бы оболочка, которая все равно была сброшена.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве – статья об измерении массы мини-нептуна HD 110113 b (TOI-755 b):
https://arxiv.org/pdf/2101.04745.pdf

Планета радиусом 2.05 ± 0.12 радиусов Земли и массой 4.55 ± 0.62 масс Земли вращается вокруг солнцеподобной звезды с периодом 2.541 ± 0.001 суток. Средняя плотность 2.9 г/куб.см говорит о большом количестве летучих в составе планеты – или водяного льда, или водородно-гелиевой атмосферы массой 0.1-1%. Эффективная температура планеты – 1371 ± 14 К (в предположении альбедо, равного 0.2).
Когда измеряли массу, обнаружили второе колебание с периодом 6.744 ± 0.009 суток, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Скорее всего, это не транзитная планета – горячий нептун HD 110113 c с проективной массой 10.5 ± 1.2 масс Земли.

[an]

Почему планеты должны были упасть на белый карлик? Они могли поглотиться звездой на стадии красного гиганта, но тогда "загрязнена" была бы оболочка, которая все равно была сброшена.

Могли поглотиться, а могли и упасть на обнажившееся ядро.  Могло быть и то и другое одновременно для разных планет.  Все зависит от расстояния и других параметров.

[Goodricke]

TESS нашел систему из двух карликов и экзопланеты

Астрономы при помощи космического телескопа TESS обнаружили необычную планетную систему, состоящую из оранжевого и белого карликов, а также газового гиганта. Исследования подобных систем важны для понимания влияния звезд на характеристики планет в кратных системах.

https://nplus1.ru/news/2021/01/20/toi-1259-tess
https://arxiv.org/pdf/2101.02707.pdf

Снимок системы TOI-1259A из обзора SDSS.

[an]

 Шесть транзитных планет и цепочка резонансов Лапласа в TOI-178

https://arxiv.org/abs/2101.09260

Открытая с помощью космического телескопа TESS планетная система у звезды TOI-178 сразу привлекла внимание благодаря свидетельствам существования резонансов планетных периодов обращения.
Планетные системы, в которых планеты образуют резонансные цепочки периодов обращения важны тем, что такие резонансы чуствительны к возмущениям и их существование означает, что никакого значительного рассеяния или столкновения планетных тел не произошло с момента самой ранней фазы формирования, когда родительский протопланетный диск еще присутствовал.

С помощью космического телескопа CHEOPS,  спектрометра ESPRESSO,  и систем телескопов NGTS и SPECULOOS были проведены дополнительные наблюдения этой планетной системы для более точного определения орбитальной архитектуры системы.
TOI-178 имеет  по крайней мере шесть планет размером  от суперземли до мини-Нептуна, с радиусами от 1,152 (-0,070 / + 0,073) до 2,87 (-0,13 / + 0,14) земных радиусов и периодами 1,91, 3,24, 6,56, 9,96, 15,23 и 20,71 дней.
Все планеты, кроме самой внутренней, образуют цепочку резонансов  2: 4: 6: 9: 12.
 Систем с таким количеством резонансов известно не так много.
Планеты показывают закономерности в распределении своих плотностей, количество газа на планетах не изменяется монотонно, вопреки тому, что можно было бы ожидать от простых моделей формирования и эволюции планет, и в отличие от других известных систем с цепочками резонансов Лапласа.Это видно из распределения плотностный планет в зависимости от расстояния от звезды:
 b - 0.98, c - 1.02,  d - 0.177,  e - 0.360,  f - 0.650,  g - 0.166 от земной
Хотя две самые внутренние планеты, вероятно, каменистые, что может быть связано с тем, что они потеряли свою первичную атмосферу с преобладанием водорода, тогда как все другие планеты, изменились мало, и сохранили  часть их изначальной газовой оболочки.
Разные планеты системы TOI-178 находятся по обе стороны от разрыва Фултона. Следовательно, реконструкция прошлой орбитальной и атмосферной истории этой планетной системы  может дать  некоторые выводы относительно происхождения разрыва Фултона.
Также яркость TOI-178 и количество данных о планетной системе, полученных благодаря существованию планетных резонансов и транзитов, позволит изучить внутренние планетные структуры и атмосферную эволюцию, что даст важные ключи к разгадке формирования суперземель и мининептунов, эта планетная система возможно может стать одним из Розеттских камней для понимания образования и эволюции планет.

[Goodricke]

Школьники помогли найти систему из четырех экзопланет

Астрономы при помощи наземных и космических телескопов отыскали систему из четырех экзопланет у близкой к Земле солнцеподобной звезды. В этом им помогли два старшеклассника, занимавшиеся обработкой данных наблюдений.

Группа астрономов во главе с Тансу Дайлан (Tansu Daylan) из Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института сообщила об открытии системы TOI-1233 из четырех экзопланет вокруг звезды HD 108236, расположенной на расстоянии около 200 световых лет от Солнца. Первоначально открытие было сделано космическим телескопом TESS, наблюдавшим транзиты планет по диску звезды в 2019 году, в дальнейшем оно было подтверждено при помощи данных наблюдений наземных телескопов. Примечательно, что в работе участвовали два старшеклассника (16 и 18 лет), которые занимались обработкой данных телескопа TESS в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики и могут считаться одними из самых молодых астрономов, сделавших подобное открытие.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/abd73e
https://nplus1.ru/news/2021/02/01/toi-1233

[vika vorobyeva]

За последнюю неделю в Архиве вышло несколько статей, посвященных новым открытиям TESS.

1. С помощью ESPRESSO измерили массу у транзитного мини-нептуна HD 5278 b, заодно открыли вторую (не транзитную) планету HD 5278 c с минимальной массой 18 ± 2 масс Земли: https://arxiv.org/pdf/2101.12300.pdf
Масса HD 5278 b оказалась равной 7.8 ± 1.4 масс Земли, что приводит к средней плотности 2.9 ± 0.5 г/куб.см. Формально планета лежит на линии масса-радиус для планет из воды, но авторы резонно полагают, что у нее есть железокаменное ядро, водяная мантия и ~0.3% водородной атмосферы. Родительская звезда яркая (+8^m), так что система может стать хорошей целью для изучения свойств атмосферы с помощью JWST.

2. Представлены два горячих юпитера TOI-558 b и TOI-559 b: https://arxiv.org/pdf/2102.02222.pdf
Оба гиганта массивные и находятся на орбитах с заметным эксцентриситетом.
TOI-558 b: масса 3.61 ± 0.15 масс Юпитера, радиус 1.09 ± 0.04 радиусов Юпитера, орбитальный период 14.574 суток, эксцентриситет орбиты 0.30 ± 0.02. Явная жертва высокоэксцентричной миграции
TOI-559 b: масса 6.01 ± 0.24 масс Юпитера, радиус 1.09 ± 0.03 радиусов Юпитера, орбитальный период 6.984 суток, эксцентриситет 0.15 ± 0.01.
Обе родительские звезды ярче и горячее Солнца.
Лучевая скорость TOI-559 демонстрирует дополнительный линейный дрейф, говорящий о наличии в системе массивного тела на широкой орбите. При этом снимки высокого разрешения компаньонов не обнаружили. Возможно, это тело - массивная планета-гигант или коричневый карлик.

[Goodricke]

Обнаружена новая экзопланета теплого Нептуна

Анализируя архивные данные о лучевой скорости, астрономы обнаружили новый инопланетный мир - теплый Нептун. Новооткрытая экзопланета, получившая обозначение HD 183579b (или TOI-1055b), примерно в три с половиной раза больше и почти в 20 раз массивнее Земли.

HD 183579b имеет радиус около 3,55 радиуса Земли и примерно в 19,7 раз массивнее нашей планеты. Он обращается вокруг своего хозяина каждые 17,47 дней на расстоянии около 0,13 а.е. от него. Температура планеты оценивалась в 769 К. В целом параметры HD 183579b позволили исследователям классифицировать ее как так называемый «теплый Нептун».

https://phys.org/news/2021-02-warm-neptune-exoplanet.html
https://arxiv.org/abs/2101.12137

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве – две статьи от проекта THYME (TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets = TESS охотится на молодые и созревающие экзопланеты).

Первая посвящена открытию трех планет у молодой звезды TOI-451A, чей возраст оценивается в ~120 млн. лет. Планеты с радиусами 1.9, 3.1 и 4.1 радиусов Земли вращаются вокруг солнцеподобной звезды с массой 0.95 ± 0.02 солнечных масс и радиусом 0.88 ± 0.03 солнечных радиусов с орбитальными периодами 1.9, 9.2 и 16 суток.
Звезда входит в состав широкой пары: на расстоянии 37.8" (4700 а.е. в проекции на небесную сферу) находится звездный компаньон TOI-451B спектрального класса M3 V с очень близким собственным движением. Также TOI-451A демонстрирует избыток инфракрасного излучения, говорящий о наличии пылевого (осколочного) диска с температурой меньше 300 К.
Массы планет измерить не удалось из-за активности звезды. Ожидаемые полуамплитуды колебаний лучевой скорости, наводимых планетами – около 2 м/с, а типичные погрешности измерения лучевых скоростей – 30-100 м/с. Но теоретически можно оценить массы внешних планет TTV-методом, если долго наблюдать их транзиты ChEOPS'ом.
https://arxiv.org/pdf/2102.06049.pdf

Вторая представляет мини-нептун у звезды HD 110082 (TOI-1098). Звезда тоже молодая, возраст около 250 млн. лет. Она позднего F-класса, массой 1.21 ± 0.06 и радиусом 1.19 ± 0.06 солнечных масс и радиусов, соответственно. Радиус планеты 3.2 ± 0.1 радиусов Земли, орбитальный период 10.18 суток. Орбита планеты выглядит заметно эксцентричной с e = 0.2 +0.2/-0.1.
Что интересно, и эта звезда входит в состав широкой пары. Компаньон массой 0.26 солнечных масс удален на 59.3 угловых секунд (6200 а.е. в проекции на небесную сферу), но находится примерно на том же расстоянии и имеет близкое собственное движение.
https://arxiv.org/pdf/2102.06066.pdf

[an]

 Горячая транзитная суперземля около спокойного красного карлика.

https://arxiv.org/abs/2102.11640


Данные  TESS полученные в секторах 18, 19, 25 и 26, показывают наличие транзитной планеты около красного карлика LHS ~ 1478 (TOI-1640) в этих секторах наблюдения.

Красный карлик LHS ~ 1478 (TOI-1640), спектрального класса M3.5 V,  находится в созвездии Кассиопея на расстоянии 18.21 пк (59,4 св. лет)

 Используя спектрометры CARMENES и  IRD и измерения трех зафиксированных наземных транзитов исследователи определили истинную  массу планеты в 2.33 (+ 0.20 -0.20 ) массы Земли,  и и радиус 1.24 (+ 0.05 - 0.05) земного.

Это означает что её средняя плотность  6,66 г/см.куб, что соответствует твердой планете с преобладанием Fe и MgSiO3.

Возможный состав  ~ 30% Fe + 70% MgSiO3.
Ускорение свободного падения на ней будет 1,5 земного, орбитальная скорость 10,8, а параболическая 15,2 км/сек

Планета обращается вокруг звезды  с периодом 1,9495 ± 0,000007 дней на расстоянии ~ 2,75 млн. км.

Ее равновесная температура составляет около 595 К


Выяснение интригующих атмосферных характеристик скалистых планет, их зависимость от состава планет и их расположения относительно своих звезд, задача которая будет доступна в ближайшее время.
Чтобы количественно оценить потенциал наблюдений за характеристиками атмосферы LHS 1478 b с помощью JWST, были  рассчитаны несколько моделей атмосферы и их состав.  Вода, углекислый газ или метан, доступны для наблюдения при значительной атмосфере,  амплитуда величины поглощения  составит от 50 до 100 ppm.
Но на обнаруживаемость  химического состава атмосфер  влияет  наличия облаков.  Относительно плоский трансмиссионный спектр может указывать на то, что атмосфера покрыта   дымкой,  и будет не отличаться по своим спектральным характеристикам от случая отсутствия атмосферы.  Так же было получено, что если в атмосфере преобладает водород, и температура ниже 900K, возможно образование фотохимического смога, тоже затеняющего спектры пропускания атмосферы планеты.
Модели для  LHS 1478 b  показывают, что спектроскопические показатели её возможной атмосферы доступны телескопу "Джеймс Вэбб", так как на планетный сигнал не влияют ни звездная активность, ни другие планеты, это наряду с GJ 357 b и GJ 1132, одна из наиболее подходящих известных скалистых экзопланет для исследования атмосферных характеристик.