Kepler - космический телескоп для поиска планет

[vsf]

В случае K2 принцип сохраняется с той разницей, что поля могут быть значительно плотнее, как недавно отснятое в Стрельце, и их собираются наблюдать штук 5-10. Что означает в случае успеха миссии, звёзд названного типа может набраться несколько сотен, а то и полтысячи. А это уже интересно.

Я вот еще подумал, что может удасться одиночный транзит аналога Земли у такой звезды выловить.

Кеплер-22b или KOI-87.01 выловили по первому же одиночному транзиту. Там звезда 12 звездной величины. Уменьшим в 20 раз получаем 8 звездную величину. Некоторый шанс есть, что там получиться поймать транзит еще меньшей планеты у яркой и близкой звезды.

[Erandir]

Я вот еще подумал, что может удасться одиночный транзит аналога Земли у такой звезды выловить.

Для того, что бы одиночный транзит двойника Земли дал SNR=12 при b=0, точность фотометрии должна составлять 36ppm на замер в LC-режиме. Не уверен, что такая погрешность сейчас достижима даже для самых ярких и спокойных звёзд.

[Erandir]

Неделю назад в Архиве появилась интересная статья о Kepler-10 и планете b. Работа состоит из двух частей – астросейсмического анализа Kepler-10 и анализа фазовой кривой внутренней планеты. О каждой части и следствиях из неё стоит рассказать.
Для начала, были уточнены параметры материнской звезды, особенно это заметно для возраста – теперь Kepler-10 b значится самой старой каменной планетой известной на настоящий момент:

	Масса, М☉	Радиус, R☉	Возраст, млрд.л
Batalha et al., 2011	0,895±0,060	1,056±0,02	11,9±4,5
Fogtmann-Schulz et al., 2013	0,913±0,022	1,065±0,009	10,41±1,36

В свою очередь, пересмотренные масса и радиус подтолкнули авторов к пересчёту параметров планет. Их радиусы теперь имею значения 1,46±0,02 земных (погрешность лишь ~125 км!) и 2,32±0,03 земных, соответственно для планет b и c. Опираясь на данные HIRES, масса планеты b пересчитывается 4,60±1,26 масс Земли и плотность – 8,15±2,26 г/см³. Если воспользоваться двуслойной моделью Цзэна Ли, то получается, что среднее содержание железа уменьшилось с 50% до 40% (диаграмма внизу слева).
Но раз уже известна полуамплитуда лучевой скорости по замерам HARPS-N, то можно прикинуть как изменится планета в свете этих данных (диаграмма внизу справа):

Новая масса получилась 3,64±0,56 земных, что с увеличившимся радиусом даёт среднюю плотность 6,45±1,03 г/см³ и среднее содержание железа всего лишь ~15%! Если параметры не будут пересмотрены в обратную сторону, то, похоже, о «железной планете» можно забыть.
Металличность Kepler-10 пока значится прежней -0,15±0,07, но интересно, какое у неё отношение [C/O] и [Mg/Si]?  Что бы можно было делать дальнейшие предположения о составе планеты

Что касается фазовой кривой, то авторы показали наличие ненулевого потока от ночной стороны – δ_nigth=2,80±1,51ppm. Согласно их расчётам, это означает её нагрев до T_p,b(night) =2600⁺¹²⁴_-175K! Для дневной стороны они нашли, что яркостная температура при условии нулевого геометрического альбедо получается T_p,b(day)=3316⁺⁵²_-56K, при ненулевом, разумеется, меньше (а планета-то яркая). В свою очередь геометрическое альбедо не может быть больше 0,73. Что касается равновесной температуры дневной стороны, то при A_g=0 и отсутствии теплопереноса на ночную сторону получается значение T_eq,rerad = 2760K, а для равномерно нагретой сферы – T_eq,hom = 2160 K. При этом всегда равновесная температура получается ниже яркостной. Это может означать, как неучтённый механизм разогрева планеты, так и то, что спектр планеты в диапазоне Кеплера отличается от чернотельного. Дополнительные физические механизмы, способные объяснить наблюдаемую картину в работе не рассматривались.
Как сами авторы замечают, полученные значения сильно зависят от используемой модели фазовой кривой и требуют независимой проверки.

Вторая часть статьи заставляет вспомнить не работу Батальи сотоварищи и не модель лавового океана от Роюана с коллегами, а доклад Джейсона Роу в котором рассказывается о найденной асимметрии фазовой кривой. Потому что у Фогтманн-Шульц нет ни намёка на какую-либо асимметрию, а у Роу – на светящееся ночное полушарие! Но на глазок левая часть фазовой кривой из последней статьи смотрится в среднем ниже, чем правая, см. ниже слева. А справа для сравнения иллюстрация Роу:


При этом величина эффекта, пойманного Роу (~3ppm) близка к значению эффекта от Фогтманн-Шульц. Оба – очень слабые и видны только на большом объёме статистики. В последней статье как раз указывается, что значения получились отличные от таковых у Батальи и Ко, которые анализировали фотометрию за 5 месяцев против 29 сейчас. С другой стороны значения в считанные миллионные доли могут обернуться косяками использованных моделей и/или недочётами в статистической обработке. Нужен критический анализ обеих работ, как независимый, так и перекрёстный, хотя для последнего Роу должен наконец-то опубликоваться И конечно необходимы независимые наблюдения планеты для проверки описанных явлений. Последние, боюсь, будут аж на Веббе – наземные инструменты такую точность даже близко не выдают, а на Хаббле никто не получит столько наблюдательного времени, что бы достичь нужного snr, когда что-то проступит.

Так что пока с Kepler-10b пожалуй вопросов больше чем ответов, неожиданные черты призрачно маячат на грани чувствительности телескопа. Но если подходить без фанатизма, то так даже интереснее

[vsf]

Наткнулся на сборник планетных кандидатов Кеплера с таймингом транзитов от Говарда Реллеса.

http://exoplanet-science.com/Home.html

К примеру как выглядит тайминг транзитов первой такой открытой системы - Кеплер-9.

http://exoplanet-science.com/KOI-377.html

Амплитуда у внешней планеты за 16 кварталов наблюдений превышает двое суток!

[Erandir]

Наткнулся на сборник планетных кандидатов Кеплера с таймингом транзитов от Говарда Реллеса.

Да, это интересный сборник. Из менее известных вещей там есть, например, вот такой тайминг Kepler-69c:

Вызывает подозрения на наличие ещё одного тела в системе.
Upd: Глянул внимательнее - если в оригинальной статье о Kepler-62 от TTV говорится хотя бы вскользь, то здесь такой анализ не проводился вовсе. А жаль - как мы теперь видим, пяти транзитов было бы достаточно, что бы поймать заметный эффект.

[vsf]

Erandir, я правильно понимаю что из этого колебания можно сделать вывод,что период третьей планеты может быть около 900 суток? А массу ее в сравнение со второй можно оценить?

[Dayan]

Erandir, я правильно понимаю что из этого колебания можно сделать вывод,что период третьей планеты может быть около 900 суток? А массу ее в сравнение со второй можно оценить?

Нет, ~950 суток в данном случае - это, насколько мне известно, так называемый суперпериод (TTV-период) планеты Kepler-69c. Одинаковые суперпериоды имеют соседние планеты по парам. Например, если взять систему Kepler-79 (KOI-152, статья KOI-152's Low Density Planets), то знаменитая планета d имеет два суперпериода - 526 дней, как и соседняя планета c, так и TTV-период 721 день, как e.
О вычислениях масс планет по амплитудам TTV можно узнать в статье, к примеру, Extracting Planet Mass and Eccentricity From TTV data.

[Erandir]

Erandir, я правильно понимаю что из этого колебания можно сделать вывод,что период третьей планеты может быть около 900 суток?

Нет. Dayan правильно пишет. Так навскидку я даже не скажу, орбита предполагаемой третьей планеты будет снаружи или внутри от орбиты планеты c. Когда анализировали TTV Kepler-19b, например, рассматривали разные варианты перед тем как остановиться на имеющемся.

[Erandir]

Хотя нет, могу навскидку предположить исходя из свойств других систем с заметным TT У Kepler-69c очень низкое отношение TTV-периода к периоду обращения у Kepler-69c – 3,9. Если не ошибаюсь, ниже только у Kepler-30d – 2,7, при условии, что её TTV-период определён правильно. Низкое отношение P_TTV/P_pl делает более вероятным нахождение третей планеты между двумя известными, а не снаружи от. Но тут можно спросить, а как же резонанс 5:3 хотя бы? К сожалению, без полноценного анализа мы его не сможем ни исключить, ни подтвердить.

[Dayan]

Вышла статья, которую мы очень ждали и о предмете которой есть что подробно обсудить: The Mass-Radius Relation Between 60 Exoplanets Smaller than 4 Earth Radii (авторы - Вейс и Марси). По исследованию 60 планет, которые имеют радиусы <4 R_E и периоды меньше 100 дней, они находят почти линейную зависимость M/M_E = 3.17 (R/R_E)^0.87. И границу между "твёрдыми" и "газовыми" планетами - 1.5 R_E.
Хотя эти погрешности масс и "отрицательные" массы как бревно в глазу.

Хотя нет, могу навскидку предположить исходя из свойств других систем с заметным TT У Kepler-69c очень низкое отношение TTV-периода к периоду обращения у Kepler-69c – 3,9. Если не ошибаюсь, ниже только у Kepler-30d – 2,7, при условии, что её TTV-период определён правильно. Низкое отношение P_TTV/P_pl делает более вероятным нахождение третей планеты между двумя известными, а не снаружи от. Но тут можно спросить, а как же резонанс 5:3 хотя бы? К сожалению, без полноценного анализа мы его не сможем ни исключить, ни подтвердить.

Я, кстати, тоже так подумал. А ещё, судя по амплитуде TTV-периода, масса этой третьей планеты таки должна быть довольно большой - может быть даже с Нептун.

Ещё, сегодня вышла и другая интересная статья Revised Stellar Properties of Kepler Targets for the Quarter 1-16 Transit Detection Run. В ней большим коллективом авторов были пересмотрены параметры аж 196468 звёзд. Тоже есть что посмотреть в статье.

[vsf]

Ещё, сегодня вышла и другая интересная статья Revised Stellar Properties of Kepler Targets for the Quarter 1-16 Transit Detection Run. В ней большим коллективом авторов были пересмотрены параметры аж 196468 звёзд. Тоже есть что посмотреть в статье.

Большого пересмотра по-моиму там нет. Главное, что за счет того что осцилляции звезд-гигантов более заметны в фотометрии, удалось выявить еще 2762 таких звезд. А астросейсмологию обычных G-M карликов даже за 4 года LC-режима не провести (осцилляции не видны), нужен SC-режим, который был ограничен 512 целями изначально.

Поэтому у большинства звезд погрешность так и осталась 40% по радиусу и 20% по массе.

[vsf]

Кстати тот факт, что до сих пор в каталоге обнаруживают неучтенные звезды-гиганты в количестве многих тысяч определенно говорит почему из оценок распространения планет с небольшими периодами (меньше 50-100 суток) из RV-обзоров их встречаемость значительно больше (где-то в 2 раза), чем из транзитных обзоров, как наземных для ГЮ, так и Корота с Кеплером.

Звезды в первом случае очень хорошо изученные, с подробными спектрами и параллаксами. Гигантских звезд там нет. А у транзитных обзоров степень изученности звезд во много раз хуже. Эти выборки кишат неучтенными звездами-гигантами, и у них определенно есть дефицит планет с небольшими периодами.

[Dayan]

Вышла статья
(авторы - Вейс и Марси). По исследованию 60 планет

В этой статье из общего числа 60 есть много из списка неподтвеждённых KOI. Я так понимаю, что теперь можно считать, что данные кандидаты подтверждены, т.е. точно являются планетами? Ведь на них, по крайней мере, однозначно наложены RV-ограничения.
Из этого списка (из ранее не подтверждённых) мне показались наиболее интересными системы KOI-82 и KOI-116. В последней, четырёхтранзитной, вперемешку идут две землеразмерные, явно твёрдые планеты, и два нептунчика. В пятипланетной KOI-82 один мининептун "затесался" среди остальных четырёх твёрдых планет (две из которых землеразмерные, и две - субземного размера). Интересно.

[vsf]

В этой статье из общего числа 60 есть много из списка неподтвеждённых KOI. Я так понимаю, что теперь можно считать, что данные кандидаты подтверждены, т.е. точно являются планетами? Ведь на них, по крайней мере, однозначно наложены RV-ограничения.

Они там ссылаются с ними на неопубликованную статью (Marcy 2013, in prep). Поэтому уже точно подтвержденные.

[vsf]

Посравнивал сейчас пятипланетки (шести- и семи-) из последней версии KOI с последним TCE-релизом.

В большинстве случаев кандидаты и там и там идентичны, в 2-3 системах списки совершенно разные (похоже TCE-алгоритм спотыкается и идет в разнос из-за многочисленных планет), но в одной системе определено есть прибавка.

В KOI-2433 TCE алгоритм нашел дополнительные сигналы с периодами 6 и 86 дней. DV-файлы смотрятся у них нормально (в отличие от ложного на 0.6-сутках в той же системе из прошлого TCE-релиза за 3 года). Размеры планет значительно больше Земли. Звезда тусклая, K=15.2

Если нигде не напутал, третья шестипланетка (или четвертая если считать с семипланеткой Кеплер-90) Кеплера выглядит так:

1) 6 суток 1.8(1.4) радиусов Земли
2) 10 суток 3.2 радиуса Земли
3) 15.2 суток 2.1(0.6) радиуса Земли
4) 27.9 суток 2.3(1.0) радиуса Земли
5) 56.4 суток 2.6(3.2) радиуса Земли
6) 86.4 суток 2.5(6.1) радиуса Земли


Жирным выделил новые кандидаты из TCE-релиза

[Dayan]

В KOI-2433 TCE алгоритм нашел дополнительные сигналы с периодами 6 и 86 дней. DV-файлы смотрятся у них нормально (в отличие от ложного на 0.6-сутках в той же системе из прошлого TCE-релиза за 3 года). Размеры планет значительно больше Земли. Звезда тусклая, K=15.2

Если нигде не напутал, третья шестипланетка (или четвертая если считать с семипланеткой Кеплер-90) Кеплера выглядит так:

1) 6 суток 1.8(1.4) радиусов Земли
2) 10 суток 3.2 радиуса Земли
3) 15.2 суток 2.1(0.6) радиуса Земли
4) 27.9 суток 2.3(1.0) радиуса Земли
5) 56.4 суток 2.6(3.2) радиуса Земли
6) 86.4 суток 2.5(6.1) радиуса Земли

Красивая система, чем-то напомнила Kepler-11. Не сильно кривя душой, можно сказать, что это её почти полный аналог.

Сегодня вышла статья с небезызвестным Ravi Kopparapu в соавторах: Remote Life Detection Criteria, Habitable Zone Boundaries, and the Frequency of Earthlike Planets around M and Late-K Stars. В ней в очередной раз пересматриваются границы зоны обитаемости - от 0.32("ранний Марс") до 1.78 ("ранняя Венера") значения солнечного потока, что получает Земля. Вариант включения туда "Дюн" (очень сухих и горячих планет) с внутренним пределом 0.59 эффективной астрономической единицы отвергается. С учётом этого также пересматривается частота встречаемости аналогов Земли у звёзд M- и поздних K-карликов - она оценивается в 0.4-0.5.

[vsf]

И еще по-видимому у КOI-435 TCE-алгоритм обнаружил 7-ой кандидат с периодом 198 суток и радиусом в районе 2 радиусов Земли.

Возможно конечно это следствие какого-то задвоения, но форма четкая, и SNR=12.6 (сигнал свежий).

Кроме того там еще добавился сигнал на 66 сутках, но в этом случае глючность очевидна, по появлению вторичного затмения. Плюс практически соседство с 62-суточным кандидатом.

А вот 198-суточный кандидат, как раз в свободном промежутке между внешним гигантом и пятеркой внутренних планет.

Похоже KOI-435 вторая семипланетка 

P.S. Что интересно эффективная температура дополнительного кандидата около 300 Кельвинов. Он как раз в обитаемой зоне. Возможно поэтому пока кеплеровцы по этой системе ничего не публиковали. 

[Dayan]

Да, чётко виден транзит. Жаль только, что новый кандидат - это скорее всего мининептун, аналог Kepler-22b. И что у самого внешнего кандидата пойман один только транзит.
Зато радует как часто встречаются плоские почти невозмущённые системы.

[vsf]

Да, чётко виден транзит. Жаль только, что это скорее всего мининептун, аналог Kepler-22b.

Кто знает какой его настоящий размер. Погрешность размера большая - 2.18+/-4.493 радиуса Земли.

И конечно пока нельзя исключать возможность какого-то ошибочного задвоения - в системе же полно планет. Но пока логики ошибки я не вижу, TCE алгоритм обнаружил и сигналы всех остальных кандидатов в планеты, кроме внешнего (он заточен только на 3 транзита, а у внешнего только 1) и кандидата с периодом 33 суток.

[Dayan]

Кто знает какой его настоящий размер. Погрешность размера большая - 2.18+/-4.493 радиуса Земли.

Думаете, что радиус сильно изменится? Кстати, размер звезды для её температуры слишком мал.

И конечно пока нельзя исключать возможность какого-то ошибочного задвоения - в системе же полно планет. Но пока логики ошибки я не вижу, TCE алгоритм обнаружил и сигналы всех остальных кандидатов в планеты

А в Kepler-90 он увидел только 4 кандидата. Надо подождать обновления KOI-каталога. Но период этого 7 кандидата слишком сильно коррелирует с периодом KOI-435.03 - в 6.0000 раз! И по размеру такой же - точно "задвоение"! Причём, второй глюк от того же кандидата (первый глюк - это "кандидат" TCE на 66-дневной орбите).

кроме внешнего

Хорошо бы, если этот внешний кандидат проверят, Спитцером, например. Планета-гигант всё-таки, Спитцер должен увидеть. Правда период уточнить нужно чтобы транзит поймать.