TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[an 2]

Подтверждено, что ближайшая  планета у красного карлика LTT 1445A, близкой тройной системы  LTT 1445  является землеразмерной.

https://arxiv.org/abs/2307.02970

Планетная система LTT 1445A

http://www.allplanets.ru/star.php?star=LTT%201445A

была открыта при наблюдении её TESS.

Фотометрический сигнал самой близкой к своей звезде планеты LTT 1445Ac  был неопределенный , что позволяло считать его скользящим и  не давало возможности определить её радиус точно.

В статье приводятся результаты последующего наблюдения этой системы  космическим телескопом "Хаббл".
Были получены кривые  блеска каждой из трех звезд в системе LTT 1445.  Подтверждено, что планета  LTT 1445Ac проходит через LTT 1445A и что транзит не является скользящим с вероятностью 97%.
Отсюда радиус Rc = 1.10(+0.10/−0.07) R земл.
В сочетании с предыдущими наблюдениями за лучевой скоростью  анализ дает массу планеты 1.36 ± 0.19 M земл.
Средняя плотность 5.6( + 1.7/–1.5) г/ см^3. Она в какой то степени является аналогом Земли, на диаграмме масса - радиус LTT 1445Ac  и LTT 1445Ab соответствуют составу Земли.
Как ближайшая транзитная каменистая планета  LTT 1445Ac (и LTT 1445Ab )  является хорошей  целью для будущих исследований её атмосферы.

[an 2]

 Новая суперземля у красного карлика обнаруженная TESS.

https://arxiv.org/abs/2307.05368


Красный карлик сп. класса M4,5,  TOI-1680,   находится на расстоянии 37,14 пк. Его радиус 0.2100(+/-0.0064) R солн., массу 0.1800(+/-0.0044 ) M солн.,  и эффективную температуру 3211(+/-100) K. Звезда малоактивная. Металличность [Fe/H]  ~ +0.04(±0.20) солн.

Существование планеты было подтверждено на основе данных TESS, наземной многоволновой фотометрии полученной от программ TRAPPIST, SPECULOOS и LCO,

TOI-1680b обращается по орбите с периодом 4.8 сут. и большой полуосью 0,0314 а. е ( 4,68 млн. км),
её радиус 1.466 R земл( диаметр 18677 км) масса оценивается в 3.18 M земл.,  средняя плотность в 5.5 гр/см.куб   равновесная температура  404(+/-14) К,  (131 C)
Планета интересна тем, что её радиус находится в промежутке между 1 и 1,5 R земл. и она находится в переходной области между каменистыми планетами и мининептунами.

Авторы считают TOI-1680b хорошей целью для определения характеристик атмосферы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве – два транзитных гиганта у красных карликов в двух статьях, одна из планет представлена независимо в обеих работах.

TOI-4201 b: https://arxiv.org/pdf/2307.06880.pdf
https://arxiv.org/pdf/2307.06809.pdf
Планета массой 2.59 ± 0.07 масс Юпитера и радиусом 1.17 ± 0.04 радиусов Юпитера вращается вокруг раннего красного карлика с периодом 3.58192 суток. Формально это горячий юпитер, но поскольку звезда не слишком яркая, то и юпитер оказывается не очень горячим – эффективная температура 745 ± 14 К.
Родительская звезда отличается высокой металличностью [Fe/H], равной 0.30 ± 0.15. Система удалена от нас на 187.5 ± 0.7 пк.

TOI-5344 b
https://arxiv.org/pdf/2307.06809.pdf
+ авторы этой статьи уточнили массы еще трех транзитных планет, а именно TOI-519 b, TOI-3629 b и TOI-3714 b.
Масса планеты TOI-5344 b равна 0.41 ± 0.04 масс Юпитера, радиус 0.95 ± 0.02 радиусов Юпитера, орбитальный период 3.79262 суток, эффективная температура 689 ± 12 К.
Родительская звезда также отличается высокой металличностью, равной 0.39 ± 0.09.

В целом авторы отмечают, что газовые гиганты гораздо чаще встречаются у высокометалличных красных карликов, т.е. тенденция "больше тяжелых элементов – выше вероятность планеты-гиганта" справедлива и для легких звезд.

[vika vorobyeva]

Планету TOI-4201 b независимо представляет третий коллектив авторов:
https://arxiv.org/pdf/2307.07329.pdf

По их данным, металличность родительской звезды [Fe/H] достигает аж 0.52 ± 0.08, т.е. тяжелых элементов там в 3.3 раза больше, чем на Солнце

[an 2]

Новое о  миниземле у красного карлика GJ 367.

https://arxiv.org/abs/2307.09181

Транзитный сигнал у GJ 367 с ультракоротким периодом 0.32196 ± 0.00001 суток (7 часов 48 минут, USP) был обнаружен TESS в секторе 9 при наблюдении  с 28 февраля 2019 года по март 2019 года.


http://www.allplanets.ru/star.php?star=GJ%20367

В дальнейшем эта система наблюдалась со спектрометром HARPS,  на телескопе ЕСО-3,6 м в обсерватория Ла Силья в Чили,  всего было сделано  371 высокоточное измерение за базовый период почти 3 года.

Было обнаружено, что  GJ 367 b имеет массу Mb = 0.633 (± 0.050) M земл.,  и радиус Rb = 0.699 (± 0.024) R земл., , что соответствует точности 8%  и 3.4% соответственно.
Средняя плотность планеты оказалась еще выше чем считалась ранее = 8.1( ± 2.2) г/см3.,  она стала равной 10.2 (± 1.3 )г/ см. куб. Равновесная температура 1365 ± 32 К


Кроме того обнаружены две нетранзитные планеты GJ 367c и GJ 367 d, с орбитальными периодами  11.5 и 34 сут.,  и минимальными массами Mcsinic = 4.13 (± 0.36 ) M земл.  и Mdsinid = 6.03( ± 0,49)  M земл. соответственно.
 Как ожидается, они имеют радиусы 1.6 и 1.7 R земл. и средние плотности  ~ 6 гр/см. куб, и  представляют собой две суперземли.


 GJ 367 b присоединяется к небольшому классу планет с высокой плотностью, а именно к классу супермеркуриев , являясь самой плотной из известных на сегодняшний день малых планет с ультракоротким периодом. 
ожидается, что у него будет железное ядро с массовой долей 0.91( + 0.07/–0.23). Как формируется это железное ядро и как достигается такая высокая плотность, до сих пор неясно,  возможные пути образования такой маленькой сверхплотной планеты, это гигантское столкновение протопланет, удалившее внешнюю оболочку подобно тому как это предполагается для Меркурия, и затем эти внешние слои испарялись под действием звездного излучения и не попадали на планету вновь.
Другая возможная причина, менее вероятная,  внутренние слои протопланетного диска были обогащены железом и планета сразу формировалась с большим содержанием  железа.

[vika vorobyeva]

Представлены две планеты у солнцеподобной звезды HD 212729 (TOI-1052):
https://arxiv.org/pdf/2307.11566.pdf
Внутренняя планета транзитная, внешняя не транзитная.

HD 212729 – яркая (+9.51 величины) звезда главной последовательности позднего F класса, удаленная на 128.7 ± 0.2 пк. Масса звезды 1.204 ± 0.025 солнечных масс, радиус 1.264 ± 0.033 солнечных радиусов, светимость примерно вдвое превосходит солнечную. Возраст оценивается в 2.3 ± 1.0 млрд. лет.
При радиусе 2.87 ± 0.29 радиусов Земли масса планеты HD 212729 b составляет 16.9 ± 1.7 масс Земли, это плотный нептун (средняя плотность 3.9 ^+1.7/_-1.3 г/куб.см). Планета делает один оборот за 9.1397 ± 0.0002 суток, большая полуось орбиты 0.091 а.е. (15.5 звездных радиусов), есть заметный эксцентриситет 0.18 ± 0.09. Эффективная температура 1135 К.
Планета может быть как железокаменным ядром, окруженным водородно-гелиевой атмосферой массой 2.0 ^+1.4/_-0.8%, так и супер-ганимедом с долей воды 43 ± 12%, а также чем-то промежуточным.
HD 212729 c не транзитная, поэтому ее радиус и истинная масса остаются неизвестными. Минимальная масса 34.3 ^+4.1/_-3.7 масс Земли, орбитальный период 35.8 ± 0.4 суток – планеты близки к резонансу 4:1. Планета может быть как крупным нептуном, так и легким газовым гигантом. Большая полуось 0.226 ± 0.002 а.е., эксцентриситет 0.24 ± 0.09, эффективная температура 719 К.
Судя по всему, планеты заметно влияют друг на друга, система выглядит несколько взболтанной.

[an 2]

Открыт новый транзитный газовый гигант у M - карлика TOI-4860.

https://arxiv.org/abs/2308.01454

Газовые гиганты редки у красных карликов и известно совсем мало звезд класса M у которых их более одного, к которым относится например GJ 1148 ( HIP 57050 Ross 1003), сп класса  M4 V с   двумя  сатурнами.

Сообщается об открытии у  близлежащего карлика сп. класса  M3.5V, с характеристиками: (d = 80,4 пк, зв. величина в диапазонах V = 16.47, G = 15.1 зв. величины, K = 11.2 зв. велич., R = 0.354( ± 0,011) R солн., M  = 0.3400 ± (0.0086) M солн.
 Металличность больше солнечной [Fe/H] = 0.27 ± 0.12.

Фотометрический сигнал был обнаружен TESS в секторах 10, 36, 46 и 63, затем существование планеты было подтверждено при измерении радиальной скорости  на спектрографах CFHT/SPIRou и ESO/ESPRESSO.
Были  уточнены параметры родительской звезды  и измерена масса планеты.

Планета  TOI-4860 b имеет период обращения 1.52 сут., большая полуось 0.01808 ± 0.00015 а. е ( 2,69 млн. км), эксцентриситет < 0.035,
Её масса 0.2729( ± 0.0058) M юпит., радиус  0.766( ± 0.026) R юпит., средняя плотность 0.754( ± 0.085) гр/см. куб., равновесная температура
694( ± 15 ) K, (421 C).


Кроме того  идентифицируется дополнительный сигнал в данных о лучевой скорости, который может свидетельствовать о существовании еще одного эксцентрического (e = 0,657 ± 0,089) кандидата в планету с периодом обращения 426,9 ± 7,4 сут. и минимальной массой 1,66 (± 0,26 )М юпит.
Итак у TOI-4860. может быть два газовых гиганта

В настоящее время  частота образования  планет-гигантов вокруг звезд с малой массой, по крайней мере для систем с коротким орбитальным периодом, оценивается как  вдвое реже, чем вокруг звезд солнечной массы, и примерно в четверть реже, если сравнивать средние и поздние карлики М - класса (0.088−0.4 М солн.) такие  как TOI-4860) со  звездами солнечной массы.
Эти результаты станут более конкретными по мере открытия новых систем, таких как TOI-4680b.
Также  TOI-4680b представляет собой благоприятную цель для дальнейших исследований атмосферы с помощью спектроскопия пропускания.

[an 2]

Еще одна статья от другой исследовательской группы с подтверждением существования TOI-4860 b.

https://arxiv.org/abs/2308.02253

Параметры планеты близки к ранее приведенным.
Вторичное затмение обнаружить не удалось , что ограничивает  верхний предел яркости планеты.
Метрика трансмиссионной спектроскопии оценивается  в TSM = 67, что  благоприятно для наблюдений.

[Dayan]

Вышла статья об открытии линии гелия в верхней атмосфере зрелого мининептуна TOI-2134 b:
Outflowing helium from a mature mini-Neptune

Статья о подтверждении самой планеты TOI-2134 b, по-видимому, ещё не вышла в Архиве, но авторы сегодняшней статьи используют параметры того исследования.

TOI-2134 (LTT 15359) является звездой спектрального класса K5 V (блеск в V = 8.9^m), имеет массу ~ 0.744 M⊙, радиус ~ 0.709 R⊙, Teff ≈ 4580 K, светимость по С–Б составляет примерно 0.2 солнечной. Металличность в ~ 1.32 превышает солнечную. Возраст в разных источниках сильно варьируется, но авторы по нескольким оценкам дают средний результат в 2.3 ± 1.2 млрд лет.
Расстояние составляет 22.655 ± 0.007 пк (или ~ 73.9 световых года).

Планета b является типичным "тёплым" мининептуном. Она обращается по слабоэллиптической орбите с периодом 9.2292 суток (e ~ 0.06, a ≈ 0.078 а.е.). При радиусе 2.69 ± 0.16 R⊕ масса составляет 9.13 ^+0.78_−0.76 M⊕, что даёт среднюю плотность ~ 2.6 г/см³. Инсоляция на планете в ~ 33 раза превосходит инсоляцию на Земле, равновесная температура оценивается примерно в 666 K.

Транзит TOI-2134 b наблюдали с помощью инструмента Keck/NIRSPEC. На длине поглощения гелия 1083 нм избыточная глубина транзита составила 0.38 ± 0.05%. Авторы оценили температуру верхней атмосферы в 4640 ± 230 K, и современную скорость потери массы в 5.5 · 10⁶ кг/с, что соответствует 0.029 M⊕ за 1 млрд лет.

[Dayan]

Вышла статья об открытии самого плотного из известных на сегодняшний день массивного нептуна на компактной орбите:
TOI-332 b: a super dense Neptune found deep within the Neptunian desert

Оранжевый карлик TOI-332 наблюдался TESS на 1, 2 и 28 секторах. Фотометрические наблюдения звезды также проводили на 1-м телескопах LCOGT обсерватории Лас-Кумбрес. 16 её спектров получили с помощью HARPS.

TOI-332 является звездой спектрального класса K0 V (блеск в V = 12.35^m), имеет массу ~ 0.88 M⊙, радиус ~ 0.87 R⊙, Teff ≈ 5251 K, светимость по С–Б составляет примерно 0.52 солнечной. Металличность в ~ 1.8 раза превышает солнечную. Возраст оценивается в 5.0 ± 2.3 млрд лет.
Расстояние составляет 222.85 ± 3.69 пк (или ~ 727 световых лет).

Планета b обращается по ультракороткой орбите с периодом 0.7770 суток (a ≈ 0.0159 а.е.). При радиусе 3.20 ^+0.16_−0.11 R⊕ масса составляет аж 57.2 ± 1.6 M⊕ (!), что даёт среднюю плотность 9.6 ^+1.1_−1.3 г/см³! Инсоляция на планете в ~ 2060 раз превосходит инсоляцию на Земле, равновесная температура оценивается примерно в 1871 K.

Если в составе планеты нет воды, то массовая доля водорода и гелия составила бы всего 1.8 ^+0.6_−0.5 %. Авторы смоделировали её состав: масса железного ядра может составлять 30%, которую окружает силикатная мантия в 43% массы планеты, и третья оболочка на 27% может состоять из воды и незначительного количества водорода-гелия с долей менее 0.1%.
Фотоиспарение не может объяснить потерю атмосферы – моделирование показывает, что за время существования планета потеряла бы лишь от 3 до 6% своей массы (в зависимости от активности звезды) из-за испарения. Вместо этого TOI-332 b изначально могла иметь размеры, подобные Юпитеру, но потом потерять большую часть массы из-за миграции с высоким эксцентриситетом (и переполнения внешней оболочки полости Роша планеты при прохождении перицентра орбиты) или гигантских столкновений протопланет.
Ещё одной причиной столь высокой плотности могло быть формирование этой планеты в той части уже несколько проэволюционировавшего протопланетного диска, где возникла щель из-за гравитации какого-то третьего тела. Также планета могла возникнуть во внутренней части плотного и проэволюционировавшего протопланетного диска, где водород и гелий уже были выметены звездой во внешние части.

[Dayan]

Вышла статья об открытии двух новых транзитных планет в системе звезды TOI-469:
A compact multi-planet system transiting HIP 29442 (TOI-469) discovered by TESS and ESPRESSO. Radial velocities lead to the detection of transits with low signal-to-noise ratio

В системе оранжевого карлика HD 42813 (HIP 29442, TOI-469) уже известна одна транзитная планета, которая в 2020 году была статистически подтверждена – это мининептун TOI-469.01, массу которого недавно удалось измерить: TESS - космический телескоп для поиска экзопланет.

Наблюдая эту звезду с помощью ESPRESSO на VLT, авторы новой работы обнаружили два дополнительных RV-сигнала, свидетельствующих о присутствии двух дополнительных планет в системе. Всего с ESPRESSO было получено 83 спектра высокого разрешения. Впоследствии на кривой блеска TESS были обнаружены и их транзитные сигналы с низким соотношением сигнал/шум (звезда наблюдалась на 6 и 33 секторах). Параметры известной планеты в новом исследовании также были скорректированы.

Сегодня система выглядит так.
HD 42813 (HIP 29442, TOI-469) является звездой спектрального класса K0 V (блеск в V = 9.67^m), имеет массу ~ 0.88 M⊙, радиус ~ 0.99 R⊙, Teff ≈ 5289 K, светимость составляет примерно 0.7 солнечной. Содержание железа в ~ 1.74 раза превосходит солнечное. Возраст 11.7 ^+3.7_−3.8 млрд лет. Судя по собственному движению в пространстве, TOI-469 является звездой тонкого диска Галактики.
Расстояние составляет 67.907 ± 0.075 пк (221.5 световых года).

Планеты:
c обращается по орбите с периодом 3.5380 суток и большой полуосью ~ 0.0436 а.е. При радиусе 1.58 ± 0.11 R⊕ масса составляет 4.5 ± 0.3 M⊕, что даёт среднюю плотность 6.3 ^+1.7_–1.3 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную в ~ 373 раза. При нулевом альбедо и равномерном распределении тепла равновесная температура оценивается примерно в 1217 K.

d обращается по орбите с периодом 6.4298 суток и большой полуосью ~ 0.0649 а.е. При радиусе 1.37 ± 0.11 R⊕ масса составляет 5.1 ± 0.4 M⊕, что даёт среднюю плотность 11.0 ^+3.4_−2.4 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную в ~ 167 раз. Равновесная температура оценивается примерно в 998 K.

Планеты c и d, по-видимому, являются металло-силикатными суперземлями. 

b обращается по орбите с периодом 13.6308 суток и большой полуосью ~ 0.1070 а.е. При радиусе 3.48 ± 0.08 R⊕ масса составляет 9.6 ± 0.8 M⊕, что даёт среднюю плотность 1.3 ± 0.2 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную в ~ 61 раз. Равновесная температура оценивается примерно в 777 K.
Эта планета является типичным мининептуном. Авторы вычислили, что доля воды в его составе может составлять 24 ⁺²⁴_–21 % полной массы планеты, а масса водорода-гелия 0.27 ^+0.24_–0.17 M⊕ (слой толщиной 1.4 ± 0.5 R⊕).

[Goodricke]

Астрономы открыли редкую систему с двумя долгопериодическими планетами

Международная группа астрономов обнаружила редкую систему TOI-4600 с двумя гигантскими планетами, вращающимися по долгопериодическим орбитам. Внутренняя планета TOI-4600 b совершает оборот вокруг звезды за 82 дня, а внешняя TOI-4600 c — за 482 дня. Ледяной гигант — планета с самым большим периодом, обнаруженная транзитным методом с помощью спутника TESS.

https://hightech.fm/2023/08/30/tess-longest-orbit
https://news.mit.edu/2023/newly-discovered-planet-has-longest-orbit-yet-detected-tess-mission-0830
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aceb69/meta

[vika vorobyeva]

Представлен еще один очень плотный мини-нептун с массой газового гиганта TOI-1853 b:
https://arxiv.org/pdf/2309.01464.pdf

Родительская звезда – зрелый оранжевый карлик K2V класса светимостью 0.37 солнечных, удаленный на 167 пк.
При радиусе 3.45 ± 0.14 радиусов Земли масса планеты TOI-1853 b достигает 73.5 ± 4.2(!) масс Земли, средняя плотность аж 9.8 ^1.9/_1.5 г/куб.см. Планета на тесной орбите: период 1.24363 суток, большая полуось 0.021 ± 0.001 а.е., эффективная температура 1478 ± 35 К.
По средней плотности TOI-1853 b – гигантский супер-ганимед, массовая доля водорода в его составе не превышает 1% (при полностью сухом ядре).

[Майоров Виктор]

Родительская звезда – зрелый оранжевый карлик K2V класса светимостью 0.37 солнечных, удаленный на 167 пк.
При радиусе 3.45 ± 0.14 радиусов Земли масса планеты TOI-1853 b достигает 73.5 ± 4.2(!) масс Земли, средняя плотность аж 9.8 ^1.9/_1.5 г/куб.см.

Это он из чего сделан? Железо легче. Никель?

[Mercury127]

Ну как бы Юпитер тоже плотнее воды, однако же ничего “тяжелее” гелия в нем в больших количествах не обнаружено.

Это я к тому, что плотность веществ при сжатии немного растёт...

[Скеп-тик]

Это он из чего сделан? Железо легче. Никель?

При такой температуре атмосфера может состоять из марганца и цинка. Со свинцовыми морями в железных берегах 

[Olweg]

По средней плотности TOI-1853 b – гигантский супер-ганимед, массовая доля водорода в его составе не превышает 1% (при полностью сухом ядре).

Интересно, что возможен и состав 50/50 льдов и горных пород (без сколько-нибудь заметной атмосферы). Конечно, скорее всего реальный состав где-то между этими крайностями.

[an 2]

Российские исследователи подтвердили существование экзопланеты TOI-1408b у  звезды F-типа TOI-1408.   Замеры радиальной скорости были выполнены с помощью оптоволоконного спектрографа высокого разрешения FFOREST, установленного на 6-м телескопе САО РАН (БТА-6).

https://arxiv.org/abs/2309.03009

Анализ этих доплеровских данных и фотометрии TESS предполагает скользящий транзит, при котором планета закрывает свою родительскую звезду только частью видимого диска.
 Из-за этого вырождения радиус TOI-1408.01 кажется неопределенным с нижним пределом около ∼1 RJup, что значительно больше, чем в текущем решении TESS.

 Масса планеты  = 1,69(±0,20) ~ M Jup и орбитальный период ∼4,425 дней, что делает этот объект типичным горячим юпитером, но со значительным эксцентриситетом орбиты = 0,259(±0,026).

Ничего особенного, но это такое редкое открытие сделанное в нынешней России.

[Foma]

Российские исследователи подтвердили существование экзопланеты TOI-1408b у  звезды F-типа TOI-1408.   Замеры радиальной скорости были выполнены с помощью оптоволоконного спектрографа высокого разрешения FFOREST, установленного на 6-м телескопе САО РАН (БТА-6).

https://arxiv.org/abs/2309.03009

Анализ этих доплеровских данных и фотометрии TESS предполагает скользящий транзит, при котором планета закрывает свою родительскую звезду только частью видимого диска.
 Из-за этого вырождения радиус TOI-1408.01 кажется неопределенным с нижним пределом около ∼1 RJup, что значительно больше, чем в текущем решении TESS.

 Масса планеты  = 1,69(±0,20) ~ M Jup и орбитальный период ∼4,425 дней, что делает этот объект типичным горячим юпитером, но со значительным эксцентриситетом орбиты = 0,259(±0,026).

Ничего особенного, но это такое редкое открытие сделанное в нынешней России.

Это по-моему вообще первое отечественное RV наблюдение экзопланеты. Транзитные планеты в России уже открывали (KPS-1b), но подтверждать их планетную природу приходилось на зарубежных инструментах.
Единственно я не понял, как спектрограф высокого разрешения (R=λ/∆λ=60000), на 6-метровом телескопе, у яркой звезды (Gmag=9.2) смог достичь точности RV замеров всего в 20 м/с. Близкий по характеристикам спектрограф SOPHIE с R=40000 на 1.9 м телескопе без проблем обеспечивает точность 2 м/с. Известный HARPS (R=115000, на 3.6 м телескопе) достигает точности лучше 1 м/с. Это в САО атмосфера такая нехорошая или что?

[Dayan]

Это в САО атмосфера такая нехорошая или что?

Дело не только в этом (хотя это тоже), но и в том, что прибор, как я понимаю, находится в не слишком холодном и стабильном в плане температуры месте (но самом стабильном в башне БТА). И при калибровке длин волн использовали стандартную торий-аргоновую лампу, не йодную ячейку и не лазерную гребёнку, как это делается на более продвинутых спектрографах.

Кстати, кандидат на проверку выбрал я в начале 2021-го, но не наблюдал и не измерял RV по спектрам, только делал некоторые расчёты и писал куски статьи, поэтому не среди первых авторов.