TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[Olweg]

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.

Тем не менее можно поздравить с результатом!

[Dayan]

Тем не менее можно поздравить с результатом!

Спасибо!

[moisav]

Это по-моему вообще первое отечественное RV наблюдение экзопланеты.

Эта же группа ранее публиковала подтверждение трех кеплеровских экзопланет  по  RV на старом спектрографе БТА НЭС:
https://www.sao.ru/Doc-k8/Science/Public/Bulletin/Vol72/N3/ASPB361.pdf
Правда, приведенные результаты у ряда коллег вызвали вопросы к точности и достоверности. Результаты FFOREST (хотя само такое сокращение вижу впервые) анонсировались и ранее. Но текущая статья в MNRAS - первая публикация в международном издании,  в редколлегии которого нет участников проекта. Что, безусловно, важно.
По поводу точности - из статьи сложно понять, какая часть наблюдений выполнена с R=30000, а какая - с 60000, указано, что было два этих режима. Прямо сказано, что так как   "родная" оптическая камера все еще изготавливается, то с  текущей (насколько знаю - коммерческом Canon) теряется примерно 1 зв величина по чувствительности.

С формальной же стороны под "первые отечественные RV" подходит статья 2017 года, где 3/4 всех наблюдений выполнены на 1.5м Российско-Турецком телескопе  АЗТ-22 с помощью разработанного и созданного в России спектрографа: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2017A%26A...608A..14Y/abstract

[an 2]

Подтверждены  два  транзитных мининептуна у молодой звезды  K - класса HIP 113103.

https://arxiv.org/abs/2309.04137 

Планетная система была обнаружена в ходе миссии TESS и подтверждена с помощью дополнительных фотометрических и спектроскопических наблюдений, включая 17,5-часовое наблюдение за транзитами обеих планет  с космического телескопа  CHEOPS.

Звезда HIP 113103  расположена в созвездии Журавль на расстоянии 47,6 пк
Планеты HIP 113103 b  и HIP 113103 c  обращаются по орбитам близким к резонансным в отношении 2 : 1.
Их периоды:  7.610303 сут.  для HIP 113103 b  и 14.245651  сут. для HIP 113103 c. большие полуоси 0.06899 а. е. (10.28 млн км) и 0.1048(15.6 млн км)
Радиусы 1.829(+0.096/-0.067) R земл.для  HIP 113103 b и 2.40(+0.10/−0.08) R земл. для HIP 113103 c.
Массы 5.9 ±1.9 и 8.4 ± 1.9 соответственно.
 Откуда средние плотности 0.96(+0.15/ −0.22) гр/см. куб. земл. и 0.60(+0.054/−0.091) у HIP 113103 c

 Равновесные температуры соответственно 721 ± 10 K и 585 ± 10 K


Поскольку планетная система молодая,  наблюдение за HIP 113103 b может помочь определить  потеряла она уже  (или все еще теряет) свою первичную атмосферу, т. е. оценить темп эволюции таких систем.
 К тому же HIP 113103 b находится внутри долины радиусов, у её верхней границы, в переходной области от мининептунов к суперземлям, и это может дать информацию о различиях в формировании суперземель и мини-нептунов.
HIP 113103 b и HIP 113103 c, одна из самых ярких планетных систем с  субнептуновыми планетами, подходящими для наблюдения за атмосферой, они  могут дать представление о планетарной эволюции субнептунов у  K-звезд.

[vika vorobyeva]

Подтверждены  два  транзитных мининептуна у молодой звезды  K - класса HIP 113103.

Почитала статью.
Массы они не измеряли. Приведенные оценки массы и средней плотности получены из эмпирических соотношений масса-радиус, это ожидаемые величины, а не реальные. Так что тут возможны сюрпризы, особенно с учетом того, что звезда молодая и потеря атмосфер может идти полным ходом.

[an 2]

Открыта TOI-1420b,  транзитная  планета с исключительно низкой плотностью (ρ=0.08±0.02 г/см3)

https://arxiv.org/abs/2309.09945

Планета обращается вокруг позднего желтого карлика  G -класса с периодом  6.96 сут. по орбите с большй полуосью  0.0710 а. е. (10,58 млн км) и эксцентриситетом  < 0.17, равновесная температура 957 ± 17 K

 Используя наблюдения транзита с TESS, а также измерения   радиальной скорости с HARPS-N и NEID,  обнаружено, что планета имеет радиус Rp = (11.9 ± 0.3) R Земл. и  и массу Mp = 25.1 ± 3.8  M земл.
TOI-1420b — крупнейшая из известных планет с массой менее 50 M Земл., что указывает на то, что она содержит значительную оболочку из водорода и гелия.
Массовая доля водородно- гелиевой оболочки равняется  82(+7/–6) %,  это означает что аккреция водорода - гелия произошла когда ядро протопланеты  было    не более чем в 4–5 больше  массы Земли.
Такое возможно если  в свободных от пыли участках диска, т.е. там, где непрозрачность низкая,  ядро  небольшой массы может быстро остыть и начаться аккрециря газа на ядро и затем планета может мигрировать к нынешней орбите.


 TOI-1420b похожа на планету WASP-107b по массе, радиусу, плотности и периоду обращения, поэтому сравнение этих двух систем может помочь выявить происхождение близких планет с низкой плотностью. TOI-1420b с высотой в масштабе атмосферы 1950 км, показателем спектроскопии пропускания 580 и прогнозируемой амплитудой Росситера-Маклафлина около 17 м/ сек.  является отличной целью для будущих исследований атмосферы  и динамических характеристик.

[Vavanzer]

TOI-1420b — крупнейшая из известных планет с массой менее 50 M Земл., что указывает на то, что она содержит значительную оболочку из водорода и гелия.

. как то сомнительно, что при такой температуре и при таком радиусе будет удерживаться водород и гелий.
Интересно, другие варианты состава возможны? Всеж просятся более тяжелые составляющие, которые не улетят в длительной перспективе. Хотяб тот же СО2, который на Венере 750К спокойно выдерживает. Но и то, равновесная температура намного меньше, чем у поверхности.

[an 2]

TOI-1420b — крупнейшая из известных планет с массой менее 50 M Земл., что указывает на то, что она содержит значительную оболочку из водорода и гелия.

. как то сомнительно, что при такой температуре и при таком радиусе будет удерживаться водород и гелий.
Интересно, другие варианты состава возможны? Всеж просятся более тяжелые составляющие, которые не улетят в длительной перспективе. Хотяб тот же СО2, который на Венере 750К спокойно выдерживает. Но и то, равновесная температура намного меньше, чем у поверхности.

CO2 просто неоткуда взяться в таком количестве. Его доля в протопланетном диске ничтожна.
Температура в верхних слоях планеты не такая уж большая ~ 700 C.
А параболическая скорость ~ 16 км/сек, так что водород в основном останется.

[Vavanzer]

CO2 просто неоткуда взяться в таком количестве. Его доля в протопланетном диске ничтожна.
Температура в верхних слоях планеты не такая уж большая ~ 700 C.

. Но, весьма приличная, судя по тому сколько его на Венере, и в земных карбонатах!

А параболическая скорость ~ 16 км/сек, так что водород в основном останется

. откуда такая скорость получилась, если 12 радиусов и 25 масс Земли?
12^2=144. А масса всего в 25 раз больше. У крайних слоев атмосферы соотношение почти в 6 раз меньше (144/25) получается относительно поверхности Земли, где 12км/с и водород не держится даже при равновесной в 270К. Там порядка 2км/с должно быть, при таких параметрах. Раз планета с самой низкой плотностью, то значит и вторая космическая у нее тоже ниже. Она по сути из одних облаков состоит)) Непрозрачных.
И , не забываем, что есть ещё термосфера, перегретая разреженная оболочка верхней атмосферы. Она тож может играть ключевую роль в интенсивной диссипации. А она еще дальше от центра находится, и от облачных слоев, условно обозначающих радиус этой планеты в 12 земных. Т.е, атмосфера у нее может быть еще более протяженной, и соответственно, уходить в области еще меньшей гравитации.

И, забыли про адиабатическое равновесие. С глубиной температура будет дико расти, далеко за 1000К, как на Венере, но мощнее. Там все что угодно может превратиться в флюидную форму, даже привычные вещества, имеющие твердую форму при "нормальных условиях"... Что там за месиво, и буйство "красок" и форм, остается только догадываться!)

[Dayan]

an 2 написал всё правильно – вторая космическая TOI-1420 b составляет 16.25 км/с, а вот сила тяжести на условной поверхности да – в 5.6 раза меньше земной.
Ну и потом – углекислого газа не только мало, так ещё планета из него, даже если на 100% состоит из CO₂, не может при массе 25 земных иметь размеры, сравнимые с Юпитером. Планеты из углекислоты меньше, чем планеты из угарного газа (см. статью), которые в свою очередь даже меньше планет из воды (горячая планета из 100% H₂O с массой 25 земных имела бы размер около 3.5 R⊕, статья).
Тут только одно объяснение – TOI-1420 b на 82 ⁺⁷_–6 % состоит из водорода и гелия. И про атмосферу – шкала высот на ней 1950 км большая в сравнении с земной (~ 8.5 км), но всё ещё маленькая в сравнении с полным радиусом планеты (около 2.5%).

[Vavanzer]

Ну и потом – углекислого газа не только мало, так ещё планета из него, даже если на 100% состоит из CO2, не может при массе 25 земных иметь размеры, сравнимые с Юпитером. Планеты из углекислоты меньше, чем планеты из угарного газа (см. статью), которые в свою очередь даже меньше планет из воды (горячая планета из 100% H2O с массой 25 земных имела бы размер около 3.5 R⊕, статья).

. благодарю за ссылки. Интересно очень.

составляет 16.25 км/с, а вот сила тяжести на условной поверхности да – в 5.6 раза меньше земной.

. как?)) объясните, пжста, как может при силе тяжести тои-1420б у условной поверхности в 5,6 раз меньше, чем у Земли, вторая космическая на 30% больше? Или какая то новая математика?
Я не догоняю. Для диссипации важна именно вот эта самая условная поверхность, явно не прозрачная, а значит имеющая ощутимую плотность газов.   И как там водород будет при 900К удерживаться в 5,6раз меньшей гравитации?
Противоречие никуда не делось.

Тут только одно объяснение – TOI-1420 b на 82 +7–6 % состоит из водорода и гелия. И про атмосферу – шкала высот на ней 1950 км большая в сравнении с земной (

А как интересно вычислили эту высоту?
Почему только одно объяснение? Можно ведь предположить более мелкую планету, но с раздутой атмосферой из тяжелых газов и пыли, которые при такой температуре могут  и даже обязаны улетать весьма "высоко" от центра...Там конвекция [----] какая должна быть. Да ещё если само ядро прилично захвачено, там ветра всех ветров будут))

В общем, у меня не вяжется никак гелиево-водородная теория.
Плюс к этому, чисто логически, 1/6 земной гравитации не удержать даже кислородно-азотную атмосферу, тем более при температуре под 1000К. Это будет планета-комета. Остается только догадываться, насколько там хватит материала для поддержания хвоста))

Кстати, к слову, тропосфера на Земле тоже имеет разную толщину. В холодных околополярных областях ее граница в полтора раза ниже, чем в теплых экваториальных. Это создает сложности в полетах в высоких широтах...
Отсюда, какая станет наша атмосфера, если нагреть ее до 900К? Явно не 20-30км...

[Митрофан Игнатьев]

CO2 просто неоткуда взяться в таком количестве. Его доля в протопланетном диске ничтожна.
Температура в верхних слоях планеты не такая уж большая ~ 700 C.
А параболическая скорость ~ 16 км/сек, так что водород в основном останется.

Согласен. CO2 просто не может появиться в таких количествах из протопланетного диска. Его доля в протопланетном диске составляет лишь около 0,03%.
Температура в верхних слоях планеты составляет около 700 градусов Цельсия. Это достаточно для того, чтобы расщепить воду на водород и кислород, но не достаточно, чтобы полностью расщепить CO2.
Параболическая скорость составляет около 16 км/сек. Это означает, что большинство молекул водорода, вылетающих из атмосферы, смогут вернуться обратно.

[Vavanzer]

Параболическая скорость составляет около 16 км/сек.

. параболическая скорость сильно зависит от расстояния от гравитационного центра. У нас выходит что облачный слой в радиусе, где ни кислород, ни азот, ни со2 не удержаться...

Температура в верхних слоях планеты составляет около 700 градусов Цельсия. Это достаточно для того, чтобы расщепить воду на водород и кислород, но не достаточно, чтобы полностью расщепить CO2.

. а как быть с падением температуры с высотой? Что на Земле, что на Венере, чем выше, тем холоднее... Только крайне разреженная термосфера перегретая... Причем, температура верхней тропосферы Земли много ниже, чем равновесная. Как раз там где самолеты летают и выше... -50-70°С.

Да, вопрос на засыпку возник... Из чего могут образовываться облака при температуре в 500-700К, в разреженных слоях атмосфер? Гелий и водород вряд ли сконденсируются))

[Dayan]

как?)) объясните, пжста, как может при силе тяжести тои-1420б у условной поверхности в 5,6 раз меньше, чем у Земли, вторая космическая на 30% больше? Или какая то новая математика?

Загляните в Википедию хотя бы. Формула как вычисляется вторая космическая – вторая в разделе "Вычисления". Только не напутайте с единицами измерения (масса и радиус Земли известны, составляют 5.972 · 10²⁴ кг и 6.371 · 10⁶ м соответственно, масса и радиус планеты TOI-1420 b 25.1 M⊕ и 11.9 R⊕, гравитационная постоянная 6.6743 · 10^–11 м³с^–2кг^–1, и т.д.).

И как там водород будет при 900К удерживаться в 5,6раз меньшей гравитации?
Противоречие никуда не делось.

Нет никакого противоречия – гравитационная яма TOI-1420 b значительно шире и глубже, чем у Земли, а её "склоны" не такие крутые (т.е. гравитационный градиент не столь резко меняется из-за меньшей плотности, отсюда и меньшая величина ускорения свободного падения). Формула для расчёта силы тяжести – в статье той же Википедии.

А как интересно вычислили эту высоту?

Формула опять же есть в Википедии – она зависит от температуры, силы тяжести и средней молекулярной массы атмосферы.

Почему только одно объяснение? Можно ведь предположить более мелкую планету, но с раздутой атмосферой из тяжелых газов и пыли, которые при такой температуре могут  и даже обязаны улетать весьма "высоко" от центра...

См. выше о шкале высот атмосферы. Атмосфера из тяжёлых газов будет в разы – десятки раз тоньше водородно-гелиевой атмосферы со шкалой 1950 км для TOI-1420 b.

В общем, у меня не вяжется никак гелиево-водородная теория.

В астрономии есть много контринтуитивных вещей. Природа не обязана соответствовать вашим ожиданиям.

Плюс к этому, чисто логически, 1/6 земной гравитации не удержать даже кислородно-азотную атмосферу, тем более при температуре под 1000К. Это будет планета-комета. Остается только догадываться, насколько там хватит материала для поддержания хвоста))

А атмосфера и испаряется, только как много раз уже показывалось в статьях о горячих сатурнах (например, из последнего здесь) скорость потерь обычно составляет сотые доли процента полной массы за 1 млрд лет. В данном случае это, похоже, в районе от десятых долей до нескольких % за млрд лет.

[Dayan]

Из чего могут образовываться облака при температуре в 500-700К, в разреженных слоях атмосфер? Гелий и водород вряд ли сконденсируются))

Конечно водород и гелий на "тёплых" (под "тёплыми" в экзопланетологии понимают равновесные температуры меньше 1000 K, но больше, чем у Меркурия) и "горячих" планетах не конденсируются, они не конденсируются и на планетах в зоне обитаемости, и т.д.
Было же много статей из чего могут быть сделаны облака (ссылки ищите сами) – это могут быть "дымки" из углеродных и/или серных соединений для тёплых планет; это могут быть облака из соединений железа, кальция, титана, ванадия и др. для умеренно горячих планет; силикатные облака, облака из оксида титана и др. для сильно горячих планет и т.д.

[Vavanzer]

Конечно водород и гелий на "тёплых" (

. вот я и о чем. Там затемняющую массу все что угодно делает, но только не водород и гелий.

А в целом, чисто логически, опять же, возвращаясь к истокам, гелий и водород, да тем более при равновесной в 900К вряд ли удержит при 16кс/с, если Земля при 12 км/с и 270К не держит... Без калькулятора даже понятно.
Чисто элементарная логика. Ну не доверяю я "британским ученым" . Постоянно какую то дичь придумывают, не учитывая совокупность факторов. Лишь бы пропариться.

И, стоит добавить, полупрозрачность. Этого модель точно не учитывает. Об этом ни слова. Придумана некая четкая граница.
А то что атмосфера продолжается дальше поверхности и поглощающих облачных  слоев , это открыл еще Ломоносов...  И огромное множество наблюдателей созерцали, в моменты прохождения одной планеты по диску всем известной звезды.
Отсюда следует, что атмосфера более протяженная, чем предполагаемый радиус. И опять же, выходит что возможная диссипация для водорода и гелия не в пользу той примитивной модели...

Да, западные ученые преуспели технически, в тч и с проектом Tess.   Но трактовка результатов многих наблюдений просто "курам на смех"... Постоянно противоречат логике и здравому смыслу.

[Dayan]

вот я и о чем. Там затемняющую массу все что угодно делает, но только не водород и гелий.

Нет. Облака из вышеуказанных веществ существуют при давлениях порядка 1 бар (точнее от нескольких десятых бара до нескольких бар) и около равновесных температурах. Глубже планеты непрозрачны и транзитный радиус обеспечивается в основном водородом-гелием. И, как уже было сказано, этот радиус для планет 25 M⊕ из углекислоты, угарного газа, воды значительно меньше радиуса Юпитера (в 3–3.5 раза).

если Земля при 12 км/с и 270К не держит.

Температура экзосферы Земли около 1500 K, а вторая космическая там 10.5 км/с и меньше (12 км/с нет даже на поверхности Земли). Температура внешних слоёв атмосферы TOI-1420 b (если брать другие планеты с аналогичной инсоляцией, и у которых наблюдается отток атмосферы по линии гелия I) составляет порядка 3500–6000 К в зависимости от активности звезды, а вторая космическая около тех же 10 км/с. Скорость частиц лишь до двух раз выше, чем в экзосфере Земли. Да, скорость оттока водорода из-за такой скорости частиц и большой базы порядка 1–10 миллионов кг/с (против 1–3 кг/с у Земли), но на фоне общих его запасов это менее 0.4% за 1 млрд лет.

Чисто элементарная логика. Ну не доверяю я "британским ученым" . Постоянно какую то дичь придумывают, не учитывая совокупность факторов. Лишь бы пропариться.

Ну ясно, зашли сюда навалить своё представление о реальности.

И, стоит добавить, полупрозрачность. Этого модель точно не учитывает. Об этом ни слова. Придумана некая четкая граница.
А то что атмосфера продолжается дальше поверхности и поглощающих облачных  слоев , это открыл еще Ломоносов...  И огромное множество наблюдателей созерцали, в моменты прохождения одной планеты по диску всем известной звезды.
Отсюда следует, что атмосфера более протяженная, чем предполагаемый радиус. И опять же, выходит что возможная диссипация для водорода и гелия не в пользу той примитивной модели...

Все эти "полупрозрачности" находятся в очень тонком слое относительно радиуса. Шкала высот атмосферы Земли 8.5 км, и на этот слой приходится около 2/3 массы атмосферы. Шкала высот TOI-1420 b 1950 км, и там сосредоточено тоже около 2/3 массы газа над облачными покровами.

[vika vorobyeva]

Представлен еще один горячий юпитер у солнцеподобной G0 звезды TOI-858 B, входящей в состав широкой пары:
https://arxiv.org/pdf/2309.11390.pdf

Масса планеты 1.10 ± 0.08 масс Юпитера, радиус 1.255 ± 0.04 радиусов Юпитера, орбитальный период 3.27972 суток, эффективная температура 1529 ± 23 К. TOI-858 B b находится на полярной орбите – проекция на небесную сферу угла между осью вращения звезды и нормалью к плоскости орбиты lambda = 99.3 ± 3.8°. 
Гигант оказался на своей текущей орбите явно в результате высокоэксцентричной миграции, но что ее вызвало – большой вопрос. Второй (точнее, первый) компонент широкой пары – звезда F9 класса – удален на 11 угловых секунд, что для расстояния  251.76 ± 0.85 пк пересчитывается в 2769 а.е. (в проекции на небесную сферу). Это означает, что компаньон слишком далеко, чтобы возмутить орбиту планеты по механизму Козаи-Лидова.

[Vavanzer]

Температура экзосферы Земли около 1500 K, а вторая космическая там 10.5 км/с и меньше (12 км/с нет даже на поверхности Земли). Температура внешних слоёв атмосферы TOI-1420 b (если брать другие планеты с аналогичной инсоляцией, и у которых наблюдается отток атмосферы по линии гелия I) составляет порядка 3500–6000 К в зависимости от активности звезды, а вторая космическая около тех же 10 км/с. Скорость частиц лишь до двух раз выше, чем в экзосфере Земли. Да, скорость оттока водорода из-за такой скорости частиц и большой базы порядка 1–10 миллионов кг/с (против 1–3 кг/с у Земли), но на фоне общих его запасов это менее 0.4% за 1 млрд лет.

. есть один момент. Это возможный пробег частицы. Даже с v2 =16км/с радиусе при ускорении g в 1,75 м/с2 частица с первоначальной скоростью v меньшей чем улетит намного выше, т.е у нее пробег будет больше, прежде чем она остановится и упадет обратно. Чем в случае с земной атмосферой.  Отсюда, и высота атмосферы и ее разреженных слоев совсем другая, и в целом расклад совсем другой , иза высокой инсоляции.  Объем и площадь улетучивания гораздо больше.
И область полупрозрачности кстати тоже. Очень протяженная должна быть.  Отсюда может быть очень неточная оценка радиуса поглощения. Тк он может быть не резко очерчен.


.

Ну ясно, зашли сюда навалить своё представление о реальности.

Имею полное право сомневаться, ошибаться, уточнять, обсуждать, если какие то сомнения закрались. Никто этого не запрещает.

[Set O. Lopata]

Имею полное право сомневаться, ошибаться, уточнять, обсуждать, если какие то сомнения закрались.

Конечно, не запрещает никто. Наоборот, все только приветствуют. А вот приписывать свои ошибки "британским ученым" и делать их ответственными за свои заблуждения точно не стоит.