TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[Olweg]

Ну да, резонансы намекают на миграцию. Значит, вполне возможно, это океаниды. Интересно, ESPRESSO эту систему планируют проверять? Впрочем, тут важнее даже не массы (всё равно они будут с погрешностью), а спектры.

[Dayan]

Ну да, резонансы намекают на миграцию. Значит, вполне возможно, это океаниды. Интересно, ESPRESSO эту систему планируют проверять? Впрочем, тут важнее даже не массы (всё равно они будут с погрешностью), а спектры.

И ещё на миграцию намекает вторая планета (из известных) в системе TOI-700 – мининептун c внутри орбит e и d, причём он встроен в цепочку. Похоже, он явно не там образовался.

Для ESPRESSO это хорошая цель, думаю. И трансмиссионные спектры интересно получить, конечно.

[an 2]

Вот и в Архиве появилось сообщение о TOI-700e

https://arxiv.org/abs/2301.03617

Период 27.80978 сут, большая полуось 0.1340 а. е. (19,966 млн км), эксцентриситет 0.059,  ожидаемая полуамплитуда радиальной скорости звезды  ~ 0,37 м/сек, много потребуется замеров для достоверного определения массы.
Метрика спектроскопии пропускания благоприятна только для планеты c  = 76,  для остальных надеяться нечего,  не более 4.

[Dem]

Поясню: по-видимому, планеты, находящиеся в цепочке орбитальных резонансов не испытывали очень крупных импактов вблизи своей окончательной орбиты, иначе при миграциях не сохранялась бы плоская система с такими цепочками, и значит они могли сохранить свои оболочки из летучих веществ в целости.

Импакт Тейи с образованием Луны - явно крупный, но на нахождение в резонансе не повлиял никак.

Ну и ИМХО все эти миграции - ерунда. Просто если планета формируется до зажигания звезды - то она вполне может нахапать водорода сколько угодно, а если после - только более тяжёлых элементов, которые не вымело нагревом из диска.

[Dayan]

Импакт Тейи с образованием Луны - явно крупный, но на нахождение в резонансе не повлиял никак.

Возможно, что повлиял. Земля с Венерой находится вблизи орбитального резонанса 13:8, этот слабый резонанс второго порядка мог возникнуть при последующей эволюции орбит. Тейя могла выбить Землю из гораздо более сильного резонанса 8:5 или 5:3.
Потом, орбиты двух планет наклонены друг к другу на 3.4 градуса – это большое значение, не совсем плоская система, и если кто-то наблюдает Солнечную систему сбоку издалека, маловероятно, что транзитными окажутся даже хотя бы две планеты из 4-х внутренних, а чтобы три планеты – уже и вовсе практически невероятно.

Ну и ИМХО все эти миграции - ерунда. Просто если планета формируется до зажигания звезды - то она вполне может нахапать водорода сколько угодно, а если после - только более тяжёлых элементов, которые не вымело нагревом из диска.

Звезда является горячей и выделяет много света задолго до набора необходимой массы для термоядерных реакций при коллапсе и конденсации из межзвёздного облака. И до набора окончательной массы звезды протопланетный диск до конца ещё не сформирован, вначале это просто аккреционный диск с джетами (которые наблюдаются в областях звездообразования).
Миграции есть следствие законов физики, которые нельзя отменить. Планеты возникают в материальной среде протопланетного диска, а не в вакууме, и гравитационно взаимодействуют с диском и другими формирующимися планетами. Диск в свою очередь возмущается от формирующихся планет, порождая обширные области сгущения и разрежения вещества, форма которых зависит от многих факторов, например, плотности и массы диска. Неравномерное распределение массы диска и меняет орбиты планет путём постепенного обмена угловым моментом.

[Dayan]

JWST подтверждает свою первую экзопланету: NASA’s Webb Confirms Its First Exoplanet.

Транзитный кандидат обнаружен TESS у красного карлика LHS 475, находящегося на расстоянии около 41 светового года от Земли (созвездие Октанта). С помощью спектрографа NIRSpec на JWST получили трансмиссионный спектр этого кандидата, наблюдались всего два транзитных события. Планета имеет радиус 0.99 R⊕ и обращается с орбитальным периодом около 2 суток (период подтверждён JWST). Пока атмосферу зарегистрировать не удалось, исключена лишь толстая атмосфера с преобладанием метана.

Транзитная кривая и трансмиссионный спектр LHS 475 b по данным JWST:

[Dem]

Возможно, что повлиял. Земля с Венерой находится вблизи орбитального резонанса 13:8, этот слабый резонанс второго порядка мог возникнуть при последующей эволюции орбит. Тейя могла выбить Землю из гораздо более сильного резонанса 8:5 или 5:3.

Основной резонатор в СС - Юпитер. Тициус-Боде безальтернативен, ну кроме самой дальней.

Звезда является горячей и выделяет много света задолго до набора необходимой массы для термоядерных реакций при коллапсе и конденсации из межзвёздного облака.

Если водород из диска на звезду падает - значит недостаточно горячая.
И почему бы уже в этот момент в диске не быть протопланетам?

[Dayan]

Основной резонатор в СС - Юпитер.

Орбитальные резонансы в планетных системах практически всегда устанавливаются между соседними планетами, а не между самой массивной и остальными. И Юпитер не отменяет импакта с Тейей, которая могла выбить Землю из сильного резонанса с Венерой.

Тициус-Боде безальтернативен, ну кроме самой дальней.

Тициус-Боде – это эмпирическое правило, а не строгий физический закон. Оно лишь слабое отражение колебательных процессов системы, и отклонения от правила (которые есть практически у всех тел) в планетных системах хорошо показывают это.

Если водород из диска на звезду падает - значит недостаточно горячая.

Имеет значение не температура, а светимость, и общая переносимая излучением энергия. И до выхода на главную последовательность светимость протозвезды в течение определённого времени превышает светимость на главной последовательности. А водород падает из-за гравитации на центры конденсации межзвёздного молекулярного облака.

И почему бы уже в этот момент в диске не быть протопланетам?

Потому, что диска, именно протопланетного, как такового ещё нет. Есть сжимающаяся часть межзвёздного облака и аккреционный диск вблизи звезды, ещё много хаотического движения вещества, не круговых орбит. Это стадия ещё до формирования планетезималей, не то, чтобы протопланет. И само формирование планетезималей занимает не слишком короткое время после образования диска.

Вам лучше стоит ознакомиться с современной литературой, где рассчитываются и описываются физические процессы при формировании звёзд и планетных систем. Таких работ уже много.

[Dayan]

JWST подтверждает свою первую экзопланету: NASA’s Webb Confirms Its First Exoplanet.

Транзитный кандидат обнаружен TESS у красного карлика LHS 475, находящегося на расстоянии около 41 светового года от Земли (созвездие Октанта). С помощью спектрографа NIRSpec на JWST получили трансмиссионный спектр этого кандидата, наблюдались всего два транзитных события. Планета имеет радиус 0.99 R⊕ и обращается с орбитальным периодом около 2 суток (период подтверждён JWST). Пока атмосферу зарегистрировать не удалось, исключена лишь толстая атмосфера с преобладанием метана.

Сегодня об этом появилась статья в Архиве препринтов.
A JWST transmission spectrum of a nearby Earth-sized exoplanet

Параметры родительской звезды из статьи: LHS 475 – это звезда с высоким собственным движением (1.28 угл с/год), имеет спектральный класс M3.5V, массу ~ 0.262 M⊙, радиус ~ 0.279 R⊙, Teff ≈ 3300 K. Светимость не указана, но по Стефану – Больцману составляет примерно ~ 0.0083 солнечной. Металличность принимается равной солнечной. Возраст не приводится.
Расстояние до системы составляет 12.481 ± 0.0065 пк (или около 40.71 световых лет).

Более определённые параметры планеты: LHS 475 b обращается с периодом 2.0291 суток (большая полуось орбиты из 3-го закона Кеплера ~ 0.0201 а.е.), имеет радиус 0.99 ± 0.05 R⊕. В предположении нулевого альбедо и равномерного распределения тепла, равновесная температура составила всего 586 ± 12 K. Если на планете нет существенной атмосферы, то расчётная яркостная температура дневной стороны ставит около 748 K.

[an 2]

GJ 806 (TOI-4481): яркая близлежащая многопланетная система с транзитной маломассивной планетой.

https://arxiv.org/abs/2301.06873
 
Обнаружена планетная система, из двух планет у близкого (12 пк, 39,3 св. лет),  яркого, V - 10,8 величины, J - 7,3, раннего красного карлика в созвездии Лебедь, сп. кл. - M1,5.  Возраст примерно 1 - 8 млрд. лет, о чем свидетельствует и период вращения  ~ 34.6–48 сут и металличность [Fe/H]= -0,28  ± 0,07.
Фотометрический сигнал был зафиксирован TESS в секторе 15 и потом в секторе 41 с каденциями в 30 и 2 минуты.
Его планетная природа была подтверждена при наблюдениях с спектрографами  CARMENES, MAROON-X и HIRES.

Самая внутренняя планета, GJ 806 b, является  транзитной и имеет ультракороткий период обращения(класс USP) 0,93 сут. с большой полуосью 0.01406  ± 0.00030 а. е. (2,1 млн км)
Её радиус 1,331± 0,023 R земл. а масса 1,90 ± 0,17 M земл., откуда средняя плотность 4,40 ±0,45 гр./см. куб., инсоляция 130 ±6 земн.,  равновесная температура  ~  940+-10 К

Обнаружена и вторая нетранзитная планета   с периодом обращения 6,6 сут., минимальной массой Msini - 5,80± 0,30 М земл., и и равновесной температурой 490±5 K.

Данные о лучевых скоростях также свидетельствуют о третьей планете с периодичностью в 13,6 сут., но пока их недостаточно для надежного её обнаружения.

Возможный транзит GJ 806 b также был зафиксирован в наблюдении по программе  CARMENES при поисках возможной  атмосферы H или He, но  установлены только верхние пределы ее существования.

С  показателями спектроскопии пропускания (TSM) 44 и показателями эмиссионной спектроскопии (ESM) 24, GJ 806 b занимает третье место после L98-59b и c  и  GJ 486 b среди планет земной группы вокруг M карликов подходящих для исследований методами трансмиссионной и эмиссионной спектроскопии.
Её пониженная плотность не может объясняться атмосферной оболочкой H/He, которая к настоящему времени должна быть потеряна но GJ806b может  содержат массовую долю воды от 0,1 до 0,01% и иметь паровую атмосферу, что привело бы к несколько большему планетному радиусу  и немного меньшей объемной плотностью, чем у планет земного типа.
Из всего этого GJ 806 b будет интересной целью для более детальных исследований.

[Olweg]

С  показателями спектроскопии пропускания (TSM) 44 и показателями эмиссионной спектроскопии (ESM) 24

А что эти параметры означают?

[vika vorobyeva]

А что эти параметры означают?

Как я понимаю, это метрики трансмиссионного и эмиссионного спектра, соответственно. То есть ожидаемая глубина (в ppm, миллионных долях) спектральных деталей при наблюдениях транзитов в первом случае и вторичных минимумов во втором.

[Foma]

С  показателями спектроскопии пропускания (TSM) 44 и показателями эмиссионной спектроскопии (ESM) 24

А что эти параметры означают?

TSM и ESM - метрики трансмиссионной и эмиссионной спектроскопии, введенные в работе A Framework for Prioritizing the TESS Planetary Candidates Most Amenable to Atmospheric Characterization (2018).

TSM примерно соответствует отношению сигнал/шум при наблюдении 10 часового транзита планеты инструментом NIRISS на JWST, определяется по формуле

где R_p - радиус планеты, M_p - ее масса, R_* - радиус звезды, m_J - звездная величина в полосе J, равновесная температуры T_eq считается для альбедо=0 и безоблачной атмосферы. Масштабный множитель зависит от радиуса планеты: 0.19 для R<1.5 Re, ~1.1...1.3 для всех остальных.

ESM примерно соответствует отношению сигнал/шум при наблюдении вторичного транзита в среднем ИК инструментом MIRI на JWST, определяется по формуле

где B_7.5 - функция Планка на длине волны 7.5 мкм,  m_K - звездная величина в полосе K, остальное понятно.

Для сравнения - у TRAPPIST-1f TSM~15...20.

[Olweg]

Вика, Foma, спасибо за объяснение!

[Dem]

Потому, что диска, именно протопланетного, как такового ещё нет. Есть сжимающаяся часть межзвёздного облака и аккреционный диск вблизи звезды, ещё много хаотического движения вещества, не круговых орбит. Это стадия ещё до формирования планетезималей, не то, чтобы протопланет. И само формирование планетезималей занимает не слишком короткое время после образования диска.

Ну не может быть в газовом облаке глобального хаотического движения и некруговых орбит, нет там достаточно массивных тел чтобы игнорировать воздействие диска. Локальные - сколько угодно, но это уровня циклонов в атмосфере. И вот эти циклоны и могут стать базой формирования газовых планет. А планетозимали - отдельная тема, в зоне твёрдых частиц (пыли/льда)

Вам лучше стоит ознакомиться с современной литературой, где рассчитываются и описываются физические процессы при формировании звёзд и планетных систем.

Это голая теория, там что задашь считать - то и насчитает.

Тициус-Боде – это эмпирическое правило, а не строгий физический закон. Оно лишь слабое отражение колебательных процессов системы, и отклонения от правила (которые есть практически у всех тел) в планетных системах хорошо показывают это.

Да,ТБ всего лишь следствие имевшихся в диске колебательных процессов. Но раз кроме Урана все планеты под него попадают - значит  ничто не смогло выбить их из резонанса, их перемещений не было,

Имеет значение не температура, а светимость, и общая переносимая излучением энергия. И до выхода на главную последовательность светимость протозвезды в течение определённого времени превышает светимость на главной последовательности. А водород падает из-за гравитации на центры конденсации межзвёздного молекулярного облака.

Я совсем не про это.
Изначально есть газовое облако.
Газ в нём падает к центру, формируя массивный обьект с растущей температурой и излучением
В какой-то момент эта протозвезда становится такой, что её излучение начинает препятствовать падению и позже выдувает вообще весь газ из диска. А также испаряет всё легкоплавкое и тоже выдувает.
Но излучение-то обратно пропорционально квадрату расстояния - т.е. в процессе этого выдувания в диске имеется расширяющееся (начиная от поверхности звезды) газовое кольцо на расстоянии равновесия. И собственно почему ему не схлопнуться в планету?

[Скеп-тик]

Да,ТБ всего лишь следствие имевшихся в диске колебательных процессов. Но раз кроме Урана все планеты под него попадают - значит  ничто не смогло выбить их из резонанса,

Планетные резонансы требуют "сброса" приливных возмущений куда-нибудь. В системе Юпитера это тратится на нагревание недр, вплоть до плавления, как у Ио. СС же слишком рыхлая, резонансы очень низкого порядка, обмен энергией ничтожен, и не препятствуют изменению орбит планет.
Я за то, что, хотя бы газовые гиганты "закладываются в проекте" ещё до формирования звезды. Звезда "выпадает" в месте с минимальным моментом импульса протозвёздного облака, а планеты -гиганты - в скоплениях с большим моментом импульса. И чем больше момент импульса протозвёздного облака, тем более  мелкие планеты и рыхлые планетные системы получаются.

[Dem]

СС же слишком рыхлая, резонансы очень низкого порядка, обмен энергией ничтожен, и не препятствуют изменению орбит планет.

Да, энергетика низкая и нарушить её раз плюнуть. Однако - не случилось.

Звезда "выпадает" в месте с минимальным моментом импульса протозвёздного облака, а планеты -гиганты - в скоплениях с большим моментом импульса.

Тут вопрос в том, как этот момент импульса считать - глобально или локально.
Глобально - оно конечно вокруг центра крутится, но локально - всё практически неподвижно относительно друг друга.

[Goodricke]

Обнаружен новый коричневый карлик

Международная группа астрономов обнаружила новый теплый коричневый карлик HIP 33609 b с помощью космического аппарата TESS.

https://lenta.ru/news/2023/02/02/brown/
https://arxiv.org/abs/2301.09663

[an 2]

Новое открытие TESS, TOI-2525 b и c: пара массивных теплых планет-гигантов с сильными изменениями времени транзита и необъяснимой плотностью внутренней планеты.

https://arxiv.org/abs/2302.05694

TOI-2525 — звезда раннего K-типа , с оценочной массой M = 0,849(+0,024/−0,033) M солн. находящаяся на расстоянии ~ 400 пк. со светимостью в 0,363 солн., металличность немного больше солнечной,  0.14 ±0.05, возраст приблизительно оценивается в 1,4 - 8 млрд. лет.

Авторы выполнили анализ фотометрических кривых TESS и обнаруженных  вариаций времени транзита (TTV) а также измерений радиальной скорости звезды. что подтвердило планетную природу сигналов.
Система TOI-2525 состоит из транзитной пары планет, внутренней TOI-2525 b, и внешней TOI-2525c.

TOI-2525 b обращается с периодом Pb = 23,288(+ 0,001/–0,002)сут. эксцентриситетом 0.159(+0,0120/-0,07) с большой полуосью 0.1511 а. е (22,51 млн. км), её радиус 0.88 R юпит.,больше радиуса Сатурна,  масса  0,088(+0,005/−0,004) M юпит (~ 28 M земл)

внешняя планета TOI-2525 c, обращается с периодом Pb = 49.260(+ 0,001/–0,001)сут. эксцентриситетом 0.152(+0,06/-0,05) с большой полуосью 0.2491 а. е (37,1 млн. км),
 её радиус 0,98 R юпит.  масса 0,709(+0,034/−0,033) M юпит.

Если средняя плотность внешней планеты в 1.014(+0,084/-0,076) гр/см. куб., обычна для газовых гигантов, и сама она обычный юпитер, то плотность внутренней планеты в 0.174(+0,016/-0,015) гр/см. куб., что ставит её в немногочисленное множество пухлых нептунов, подобно системам  K-карликов обнаруженные TESS, таких как TOI-2202 и TOI-216, которые состоят из почти идентичных K-карликов и двух теплых планет-гигантов вблизи резонанса  2:1.
Как могут возникать подобные системы.
Моделирование показывает возможные механизмы формирования и свойства исходных протопланетных дисков, в частности две планеты могу быть захвачены в конфигурацию 2: 1 при их миграции внутрь к протозвезде и гравитационному взаимодействию в обогащенном металлами диске. На что намекает как бы и плотность внешней планеты равная плотности Юпитера.

Но тогда как же на внутренней орбите сформировалась планета с такой малой плотностью если протопланетный диск был богат металлами?
Такая низкая плотность у нептуноподобной планеты TOI-2525 b будет если масса ядра будет 6,9±1,4 M земл., а водородно -гелиевая оболочка 19 - 24 M земл. отношение массы ядра к общей массе 0,25±  0,05.
Как могла образоваться планета с такими характеристиками, когда её T равн ~ 500K и распухать ей вроде бы не с чего, остаётся необъясненным.

Тем эта система и интересна.
Большая  высота атмосферы TOI-2525 b благоприятна для трансмиссионной спектроскопии, что поможет разобраться с её загадками.

[an 2]

TOI-3984 A b и TOI-5293 A b: два  транзитных газовых гиганта с  умеренными температурами, у  карликов среднего M - класса  в широких двойных системах.

https://arxiv.org/abs/2302.07714

Первоначально планеты были открыты при анализе фотометрии TESS в секторах 23, 24, 51 и секторе 42. затем их планетная природа была подтверждена   комбинацией наземной и космической фотометрии, спекл-изображений и высокоточных измерений  лучевых скоростей, полученных с помощью спектрографов Habitable-zone Planet Finder(HZP) и NEID.

Звезда  TOI-3984 A, сп класса M4V, зв. величина в инфракрасном диапазоне J - 11,93,

система примечательна тем, что второй звездный компаньон белый карлик, массой в 0,75 солн. и возрастом в 2,9 млрд. лет,  на среднем расстоянии от красного карлика  356 а.е. ( ~ 53 млрд. км.)

Планета  TOI-3984 Ab обращается по орбите с периодом 4,353326 ± 0,000005 сут.
 Её масса  0,14 ± 0,03 M юпит. ( 44,5 M земл.) T равн. - 563±15 K

Вторая система состоит из двух карликов M -класса, один из которых   TOI-5293 A,  сп класс M3V, зв. величина в J = 12,47, имеет планету.
Второй компаньон расположен не расстоянии 579 а.е ( ~  86 млрд. км)
Планета TOI-5293 Ab обращается по орбите с периодом 2,930289 ± 0,000004 сут.
Её масса 0,54 ± 0,07 M юпит. T равн. - 675(+42/−30) K

Обе системы,  с метриками трансмиссионной спектроскопии ~ 138 у TOI-3984 A b  и ~ 92 у TOI-5293 A b, благоприятны для определения характеристик атмосферы умеренно нагретых газовых гигантов  и трехмерных измерений угла наклона их планет для исследования архитектуры системы и сценариев миграции.