TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[vika vorobyeva]

Представлены еще два горячих юпитера от TESS, TOI-2420 b и TOI-2485 b: https://arxiv.org/pdf/2408.05612

Планеты вращаются вокруг ярких звезд, уже сошедших с главной последовательности и начавших эволюционировать в красные гиганты.
Параметры звезд получаются немного разными при применении разных алгоритмов анализа спектров, и авторы не делают среди них выбор, предоставляя это сделать читателю.

TOI-2420 удалена на 445 ± 6 пк. При массе 1.16 ± 0.10 (1.206 ± 0.034) солнечных масс ее радиус достигает 2.37 ± 0.12 (2.28 ± 0.09) солнечных радиусов, а светимость в 4.86 ± 0.51 раз больше светимости Солнца. Возраст звезды согласно одной модели 5.3 ± 1.6 млрд. лет, согласно другой 4.6 ± 0.4 млрд. лет. Содержание тяжелых элементов в полтора раза меньше солнечного.
TOI-2420 b вращается на расстоянии 6.2 звездных радиусов, его орбитальный период 5.84264 ± 0.00002 суток. Масса 0.93 ± 0.08 масс Юпитера, радиус 1.34 ± 0.07 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.48 ^+0.10/_-0.08 г/куб.см, эффективная температура 1572 ± 64 К.

TOI-2485 удалена на 397 ± 4 пк. Ее масса 1.16 ± 0.05 (1.21 ± 0.05) солнечных масс, радиус 1.72 ± 0.07 (1.63 ± 0.05) солнечных радиусов, светимость в 3.3 ± 0.3 раза больше солнечной. Возраст оценивается в 6.0 ^+0.8/_-1.7 (4.7 ± 0. млрд. лет, содержание тяжелых элементов чуть выше солнечного.
При массе 2.41 ± 0.09 масс Юпитера радиус TOI-2485 b равен 1.08 ± 0.05 радиусов Юпитера, что соответствует средней плотности 2.36 ± 0.33 г/куб.см. Планета вращается на расстоянии 13.7 звездных радиусов, ее орбитальный период 11.23479 ± 0.00005 суток, эффективная температура 1134 ± 27 К.
Лучевая скорость TOI-2485 демонстрирует дополнительный дрейф, что говорит о наличии в этой системе еще одного тела на широкой орбите. Его масса превышает 18 масс Юпитера, так что это или коричневый карлик, или маломассивная звезда.

Авторы обсуждают возможность измерения наклонов орбит обеих планет к экватору звезды с помощью эффекта Мак-Лафлина. Амплитуда эффекта для TOI-2420 b ожидается близкой к 5 м/с, а для TOI-2485 b – 15 м/с, что вполне доступно измерению.

[vika vorobyeva]

Представлен плотный субсатурн (тяжелый нептун) TOI-6651 b: https://arxiv.org/pdf/2408.17179

Планета вращается вокруг G-звезды, удаленной от нас на 211.5 ± 0.9 пк. Звезда уже сошла с главной последовательности и начала эволюционировать в сторону красного гиганта. Масса звезды с вероятностью 58.67% равна 1.32 ± 0.05 солнечных масс, с вероятностью 41.33% – 1.17 ± 0.04 солнечных масс. Радиус – 1.72 ± 0.07 солнечных радиусов, светимость в 3.33 ± 0.12 раза больше солнечной. Возраст с вероятностью 58.67% 3.7 ± 0.8 млрд. лет, с вероятностью 41.33% – 6.6 ^+1.1/_-0.8 млрд. лет.

Из-за двугорбого распределения массы и возраста звезды параметры планеты также оказываются двугорбо распределенными. Орбитальный период TOI-6651 b определен однозначно как 5.05697 ± 0.00002 суток, равно как и эксцентриситет орбиты (0.09 ^+0.10/_-0.06).
С вероятностью 58.67% масса планеты равна 61 ± 8 масс Земли (0.192 ± 0.025 масс Юпитера), радиус – 5.09 ± 0.27 радиусов Земли (0.454 ± 0.024 радиусов Юпитера), большая полуось орбиты – 0.0633 ± 0.0008 а.е., эффективная температура – 1493 ± 15 К. Средняя плотность 2.52 ^+0.52/_-0.44 г/куб.см.
С вероятностью 41.33% масса планеты равна 56.3 ± 7.3 масс Земли (0.177 ± 0.023 масс Юпитера), радиус – 5.31 ± 0.28 радиусов Земли (0.474 ± 0.025 радиусов Юпитера), большая полуось орбиты – 0.0607 ± 0.0007 а.е., эффективная температура – 1522 ± 15 К. Средняя плотность 2.04 ^+0.42/_-0.36 г/куб.см.
В обоих случаях около 87% массы планеты приходится на тяжелые элементы, так что это однозначно тяжелый нептун. При такой массе ядра планета должна была стать газовым гигантом, но почему-то утратила бОльшую часть своей водородно-гелиевой оболочки. Фотоиспарение не эффективно при такой массе, так что авторы рассматривают другие гипотезы. Судя по небольшому, но заметному эксцентриситету орбиты TOI-6651 b могла оказаться на своей текущей орбите в результате высокоэксцентричной миграции, и по ходу дела испытывать сильный приливный разогрев, что и привело к оттоку атмосферы.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве две статьи о трех новых транзитных газовых гигантах у красных карликов.

В первой (https://arxiv.org/pdf/2409.01239) представлены два массивных гиганта у ранних красных карликов TOI-2379 и TOI-2384.

TOI-2379 удалена на 211.4 ± 1.1 пк. Это древний красный карлик массой 0.645 ± 0.033 солнечных масс, радиусом 0.62 ± 0.01 солнечных радиусов и светимостью в 15.2 раза меньше солнечной. Поражает его высокая металличность – содержание тяжелых элементов в 3.2 раза больше солнечного! Возраст TOI-2379 оценивается в 10.4 ^+5.1/_-3.5 млрд. лет.
При радиусе 1.046 ± 0.023 радиусов Юпитера масса планеты TOI-2379 b достигает 5.76 ± 0.20 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 6.2 ± 0.3 г/куб.см. Гигант вращается на орбите с большой полуосью 0.0526 ± 0.0009 а.е. и эксцентриситетом 0.342 ± 0.004, и делает один оборот за 5.46938 суток. Усредненная эффективная температура планеты – 624 ± 12 К.
Система выглядит динамически горячей, возможно, звезда уже проглотила планету/-ы, отсюда и повышенная металличность.

TOI-2384 удалена на 187.0 ± 1.5 пк. Масса 0.635 ± 0.016 солнечных масс, радиус 0.611 ± 0.008 солнечных радиусов, светимость в 12.3 раза меньше солнечной. Эта звезда тоже обогащена тяжелыми элементами, хотя и не так экстремально, как TOI-2379 – их в 2.15 раза больше, чем в составе Солнца. Возраст TOI-2384 оценивается в 9.4 ± 5.8 млрд. лет.
У TOI-2384 b радиус 1.025 ± 0.02 радиусов Юпитера и масса 1.97 ± 0.06 масс Юпитера, что соответствует средней плотности 2.26 ± 0.15 г/куб.см. Планета вращается по близкой к круговой орбите на расстоянии 0.0279 ± 0.0002 а.е. и делает один оборот за 2.13570 суток, ее эффективная температура равна 890 ± 5 К.

Во второй статье (https://arxiv.org/pdf/2409.01371) представлена планета у звезды TOI-5688A. Это еще один высокометалличный и древний красный карлик, хорошая компания к предыдущим двум.
Удален от нас на 225.7 ± 1.5 пк. Масса 0.60 ± 0.02 солнечных масс, радиус 0.57 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость в 16.9 раз меньше солнечной. Содержание тяжелых элементов почти втрое больше солнечного, возраст оценивается в 9.7 ^+2.7/_-4.1 млрд. лет. Звезда является главным компонентом широкой пары: компаньон TOI-5688A спектрального класса M4 V расположен на угловом расстоянии 5 угловых секунд (1110 а.е. в проекции на небесную сферу).
TOI-5688A b можно отнести к очень теплым сатурнам: при радиусе 0.92 ± 0.06 радиусов Юпитера его масса всего 0.39 ± 0.08 масс Юпитера, т.е. средняя плотность 0.61 ^+0.20/_-0.15 г/куб.см. Большая полуось орбиты 0.0338 ± 0.0005 а.е., эксцентриситет 0.13 ± 0.08, орбитальный период 2.948155 суток, эффективная температура 742 ± 18 К.

[vika vorobyeva]

Представлена еще одна планета – тяжелый нептун TOI-3568 b: https://arxiv.org/pdf/2409.03704

Планета вращается вокруг оранжевого карлика массой 0.78 ± 0.02 солнечных масс, радиусом 0.719 ± 0.013 солнечных радиусов и светимостью втрое меньше солнечной, чей возраст оценивается в 6.1 ± 3.7 млрд. лет. Система удалена от нас на  197.8 ± 0.5 пк.
При радиусе 5.30 ± 0.27 радиусов Земли масса планеты TOI-3568 b составляет 26.4 ± 1 масс Земли, что приводит к средней плотности 0.98 ± 0.15 г/куб.см. Планета вращается на расстоянии 0.0485 ± 0.0004 а.е. (13 звездных радиусов) с орбитальным периодом 4.418 суток. Эффективная температура 899 ± 12 К (в предположении альбедо, равного 0.1).

[DELVIG]

                      Открытие и характеристики плотного  суб-Сатурна TOI-6651b
Астрономы из Лаборатории физических исследований (PRL) в Ахмадабаде, Индия обнаружили новую экзопланету, с относительно высокой плотностью.

Об этом открытии было сообщено в исследовательской статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

https://phys.org/news/2024-09-dense-saturn-exoplanet.html

https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202450934

[Goodricke]

Открытие и характеристики плотного  суб-Сатурна TOI-6651b
Астрономы из Лаборатории физических исследований (PRL) в Ахмадабаде, Индия обнаружили новую экзопланету, с относительно высокой плотностью.

Об этом открытии было сообщено в исследовательской статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

Уже было сообщение Ответ #721 от vika vorobyeva 

[DELVIG]

                               Обнаружен новый пульсатор с приливным наклоном

Астрономы обнаружили новую приливно-пульсирующую звезду (TTP), проанализировав данные со спутника TESS. Обнаруженный пульсатор, обозначенный TIC 435850195, относится к редкому классу т.н. трехосных пульсаторов.  Ключевым свойством систем с приливным наклоном является то, что наблюдатель может изучать звезду под большим  диапазоном широтных углов (от 0° до 360° ) относительно оси пульсации. Результаты исследования были подробно описаны в исследовательской статье, опубликованной 5 сентября на сервере препринтов arXiv.
https://phys.org/news/2024-09-tidally-tilted-pulsator-astronomers.html
https://arxiv.org/abs/2409.03815

[vika vorobyeva]

У красного карлика LP 994-91 (TOI-406) обнаружены две небольшие планеты, суперземля и мини-нептун: https://arxiv.org/pdf/2409.11083
Планеты были обнаружены TESS и подтверждены методом лучевых скоростей, в том числе с помощью ESPRESSO, самого точного спектрографа на текущий момент.

TOI-406 – красный карлик спектрального класса M3V, удаленный на 30.9 ± 0.2 пк. Масса звезды 0.41 ± 0.05 солнечных масс, радиус 0.41 ± 0.03 солнечных радиусов, светимость в 51.8 раз меньше солнечной. Возраст звезды не нашла, но судя по достаточно медленному вращению (период 29 суток), она зрелого возраста, но не слишком древняя. Кинематически относится к тонкому диску.

У планеты TOI-406 b радиус 1.32 ± 0.12 радиуса Земли, масса 2.08 ± 0.23 масс Земли и орбитальный период 3.30744 ± 0.00001 суток. Средняя плотность  4.9 ± 1.4 г/куб.см слишком мала для железокаменного состава, по всей видимости, планета обогащена водой (~11% закритического флюида). Большая полуось орбиты 0.0322 ± 0.0013 а.е. (17.6 звездных радиусов), эффективная температура 584 ± 22 К. Планета горячее Меркурия (освещенность 19 ± 3 земных).

Мини-нептун TOI-406 c имеет радиус 2.08 ± 0.16 радиусов Земли, массу 6.6 ± 1.0 масс Земли и орбитальный период 13.17568 ± 0.00002 суток. Средняя плотность 4.1 ± 1.1 г/куб.см, большая полуось орбиты 0.081 ± 0.003 а.е. (44.6 звездных радиусов), эффективная температура 368 ± 14 К. Температурный режим близок к температурному режиму Венеры (освещенность 3 ± 0.5 земной). К сожалению, средняя плотность не позволяет определить химический состав: там может быть как 0.1% водорода и гелия, так и 20-30% воды, и все промежуточные варианты.

Планета c будет интересной целью для JWST, метрика трансмиссионного спектра для нее равна 43. Среди относительно прохладных планет это одна из самых удобных для наблюдений.

[vika vorobyeva]

Как-то незаметно проскочила статья об открытии еще трех транзитных газовых гигантов от TESS TOI-2714 b, TOI-2981 b и TOI-4914 b:
https://arxiv.org/pdf/2409.07520

Первые две являются горячими юпитерами, третья – эксцентричный очень теплый гигант. Массы планет измеряли методом лучевых скоростей (HARPS'ом).
Все три родительские звезды являются солнцеподобными со светимостью 1.45, 1.31 и 1.02 солнечных.

TOI-2714 b: масса 0.72 ± 0.10 масс Юпитера, радиус 1.22 ± 0.06 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.49 ± 0.11 г/куб.см, орбитальный период 2.4994 суток, эффективная температура 1603 ± 65 К. У этой планеты самая большая из представленных тут планет шкала высот (501 ± 108 км), TSM = 49 ± 11.

TOI-2981 b: масса 2.0 ± 0.1 масс Юпитера, радиус 1.20 ± 0.04 радиусов Юпитера, средняя плотность 1.46 ± 0.16 г/куб.см, орбитальный период 3.6015 суток, эффективная температура 1358 ± 39 К. Из-за большой массы и меньшей температуры шкала высот получилась относительно небольшой (132 ± 17 км), поэтому и метрика трансмиссионного спектра не вдохновляет (19 ± 2).

Самой интересной выглядит третья планета TOI-4914 b. При радиусе 1.15 ± 0.03 радиусов Юпитера ее масса 0.72 ± 0.04 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 0.59 ± 0.06 г/куб.см. Если две предыдущие планеты находятся на близких к круговым орбитах, TOI-4914 b имеет существенный эксцентриситет 0.408 ± 0.023. Орбитальный период этой планеты – 10.6006 суток, эффективная температура 894 ± 20 К. Шкала высот 228 ± 24 км, TSM = 60 ± 7. Хорошая цель для JWST.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве вышла статья, в которой представлен очередной газовый гигант у красного карлика TOI-6383A: https://arxiv.org/pdf/2409.16889

Работа была проделана в рамках обзора GEMS (Giant Exoplanets around M-dwarf Stars). Его участники прицельно шерстят кривые блеска красных карликов, полученные TESS, и ищут в них планетных кандидатов с радиусами больше 8 радиусов Земли, а потом подтверждают их методом лучевых скоростей. На их счету уже есть несколько обнаруженных планет.

TOI-6383A – красный карлик спектрального класса M3V, удаленный от нас на 172.1 ± 0.9 пк. Его масса 0.46 ± 0.01 солнечных масс, радиус 0.46 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость в 30.7 раз меньше солнечной. Звезда является главным компонентом широкой пары: на расстоянии 18 угловых секунд (3100 а.е. в проекции на небесную сферу) расположен компаньон TOI-6383B спектрального класса M5V, светимость которого в 238 раз меньше солнечной.
Звезда наблюдалась TESS на 19 и 59 секторах. После обнаружения транзитного кандидата (транзит глубокий, около 5%) звезду наблюдали и наземными телескопами. Лучевые скорости звезды измеряли спектрографом HPF, установленном на 10-метровом телескопе Хобби-Эберли.

При радиусе 1.01 ± 0.04 радиусов Юпитера масса планеты TOI-6383A b составляет 1.04 ± 0.09 масс Юпитера, что соответствует средней плотности 1.26 ± 0.18 г/куб.см. Орбитальный период – 1.790587 суток, большая полуось орбиты 0.0229 ± 0.0004 а.е., равновесная температура – 745 ± 23 К. Авторы намерили небольшой эксцентриситет (0.05 ^+0.042/_-0.033), но поскольку было получено всего 10 измерений лучевой скорости, это почти наверняка глюк обработки и орбита круговая. Впрочем, авторы пишут, что время скругления орбиты TOI-6383A b составит 1-10 млрд. лет в зависимости от величины добротности звезды, так что небольшой эксцентриситет орбиты возможен.

У планеты TOI-6383A b высокое, но не уникально высокое отношение массы планеты к массе звезды, равное 0.2%.

[vika vorobyeva]

Представлен тяжелый нептун TOI-5005 b: https://arxiv.org/pdf/2409.18129

Вращается вокруг солнцеподобной G2-звезды, удаленной на 210.0 ± 0.8 пк
Масса планеты 32.7 ± 5.9 масс Земли, радиус 6.25 ± 0.24 радиусов Земли, средняя плотность 0.74 ± 0.16 г/куб.см. Судя по средней плотности, это тяжелый нептун. Вращается на расстоянии 15.3 ± 0.5 звездных радиусов, орбитальный период 6.308504 суток, эффективная температура 1040 ± 20 К.
Планета из переходной области между нептунами и газовыми гигантами, которую авторы называют саванной.

[Dayan]

На фоне обнаружения планеты у звезды Барнарда почти не замеченным осталось не такое яркое, но всё же открытие (подтверждение) транзитной планеты у звезды TOI-1011.
The Compositions of Rocky Planets in Close-in Orbits Tend to be Earth-Like

TOI-1011 (HD 61051) представляет собой поздний жёлтый карлик (V = 8.93^m), который имеет массу ~ 0.91 M⊙, радиус ~ 0.92 R⊙, Teff ≈ 5475 K, светимость ~ 0.70 солнечной. Металличность звезды составляет около ~ 1.07 солнечной.
Расстояние до системы ≈ 52.38 пк (или около 170.8 светового года).

Планета TOI-1011 b обращается по круговой орбите с периодом 2.4705 суток и большой полуосью ~ 0.0347 а.е. (в статье не указана, но легко вычислить). Её массу измерили с помощью спектрографов MAROON-X (Gemini) и KPF (Keck). При радиусе 1.45 ± 0.05 R⊕ эта суперземля имеет массу 4.04 ± 0.59 M⊕, что приводит к средней плотности ~ 7.3 г/см³ (в статье не указана). Судя по положению на диаграмме "Масса – Радиус", доля железа в составе планеты очень близка к земной, и составляет 0.33 ± 0.19 полной массы. Инсоляция на планете ~ 570 земных (в статье не указана).

Кроме этого открытия, авторы статьи обновили массы 5 известных суперземель (HD 93963 A b, Kepler-10 b, Kepler-100 b, Kepler-407 b и TOI-1444 b), и эти оценки предполагают составы, более близкие к земным, чем предыдущие значения из литературы. В частности, Kepler-100 b и HD 93963 A b имеют меньшие массы, что предполагает менее богатые железом составы (ранее их считали супермеркуриями).

[Goodricke]

Астрономы открыли компактную тройную звездную систему с рекордно коротким орбитальным периодом

С помощью космического телескопа Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) международная команда астрономов обнаружила уникальную тройную звездную систему под названием TIC 290061484. Ее орбитальный период составляет всего 24,5 дня, что значительно меньше установленного в 1956 году рекорда — 33 дня — для систем такого типа.

https://naked-science.ru/article/astronomy/trojnaya-zvezdnaya
https://arxiv.org/abs/2410.01711
https://www.nasa.gov/missions/tess/nasas-tess-spots-record-breaking-stellar-triplets/
https://www.sci.news/astronomy/tess-record-breaking-triply-eclipsing-triple-star-13309.html

[vika vorobyeva]

В конце сентября незаметно проскочила еще одна система – TOI-2458 (HD 34562): https://arxiv.org/pdf/2409.17532

У солнцеподобной звезды F9/G0-класса обнаружены два нептуна, один из которых транзитный.
Звезда интересна тем, что ее возраст, определяемый по положению на эволюционном треке и по скорости вращения резко расходятся друг с другом. Звезда явно немолода, но при этом быстро вращается. Авторы спекулируют, что не так давно она поглотила горячий юпитер, что прибавило ей вращательного момента.

HD 34562 удалена на 110.8 ± 0.2 пк. Ее масса – 1.05 ± 0.03 солнечных масс, радиус – 1.31 ± 0.03 солнечных радиусов, светимость примерно вдвое больше солнечной. Звезда завершает свое пребывание на главной последовательности, ее возраст оценивается в 5.7 ± 0.9 млрд. лет. При этом она делает один оборот всего за 9 суток! Звезду мы видим примерно со стороны полюса, угол между осью ее вращения и лучом зрения оценивается в 10.6 ^+13.3/_-10.6°.
TOI-2458 b – плотный мини-нептун массой 13.3 ± 1 масс Земли и радиусом 2.83 ± 0.20 радиусов Земли (средняя плотность 3.23 ^+0.76/_-0.64 г/куб.см). Планета вращается на расстоянии 0.048 ± 0.003 а.е. и делает один оборот за 3.7366 ± 0.0005 суток. Авторы обнаружили у нее небольшой, но не равный нулю эксцентриситет орбиты 0.087 ± 0.06. Планета горячая – эффективная температура 1509 ± 41 К.
Как это не раз бывало раньше, измеряя массу транзитной планеты, "на сдачу" обнаружили еще одну не транзитную TOI-2458 c. Это тоже нептун, минимальная масса 10.2 ± 1.9 масс Земли, эксцентриситет орбиты 0.29 ± 0.16. Большую полуось не сообщили, но по 3-му закону Кеплера она равна 0.13 а.е.
Учитывая полярную орбиту одной планеты и высокий эксцентриситет другой (и подозрения на поглощенный ГЮ), TOI-2458 – "взболтанная", динамически горячая система.

[kidmoto]

угол между осью ее вращения и лучом зрения оценивается в 10.6 +13.3/-10.6°.

обнаружены два нептуна, один из которых транзитный.

Я правильно понимаю, что как минимум одна из планет на околополярной орбите?

[vika vorobyeva]

Я правильно понимаю, что как минимум одна из планет на околополярной орбите?

Да, про это и речь.

Учитывая полярную орбиту одной планеты и высокий эксцентриситет другой (и подозрения на поглощенный ГЮ), TOI-2458 – "взболтанная", динамически горячая система.

[vika vorobyeva]

При радиусе 1.45 ± 0.05 R⊕ эта суперземля имеет массу 4.04 ± 0.59 M⊕...

А в другом месте они пишут, что масса планеты TOI-1011 b равна 4.59 ± 0.56 масс Земли, и измеряют ее почему-то в м/с 
В общем, статье не помешает вычитка от рецензента.

[Dayan]

А в другом месте они пишут, что масса планеты TOI-1011 b равна 4.59 ± 0.56 масс Земли, и измеряют ее почему-то в м/с 
В общем, статье не помешает вычитка от рецензента.

К сожалению, такие расхождения и опечатки по тексту часто бывают в статьях, даже прошедших рецензирование. Иногда предварительные расчёты пишут в заранее написанном тексте, а после получения окончательного результата забывают поправить.