Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Dayan]

В статье, которая вышла сегодня в Архиве препринтов, сообщается об открытии и подтверждении транзитной планеты, расположенной на 5 поле миссии K2: EPIC 211391664b: A 32-M⊕ Neptune-sized planet in a 10-day orbit transiting an F8 star.

Звезда EPIC 211391664, около которой найдена планета, имеет массу 1.07 массы Солнца, радиус 1.31 радиуса Солнца (её спектральный класс F8V), блеск V = 12.17^m. Teff = 6120 K. По закону С-Б можно подсчитать светимость – около 2.17 светимости Солнца. Возраст звезды оценивается в 5.2 млрд лет. Она бедна такими металлами, как железо и никель (их в 1.3-1.6 раз меньше, чем на Солнце), зато натрия и магния сравнимое количество.

Планета b обращается вокруг родителя с периодом 10.14 суток. По размеру она в 4.3 ^+0.3_-0.2 раза крупнее Земли. А масса, измеренная на спектрографах FIES, HARPS-N и HARPS, оказывается равной 32.2 ± 8.1 массы Земли. Это приводит к оценке средней плотности планеты 2.15 г/см³. Таким образом, новооткрытая планета представляет собой очень массивный нептун. Её поверхностная температура 1102 K.

Система удалена на 435 пк (1419 световых лет).

[vsf]

В последнем Kepler Mission Manager Update сообщается о выходе из строя третьего модуля камеры телескопа (из 21, которые работали изначально). Площадь рабочего поля телескопа сократилась с 90% до 85% от начальной площади поля.

Вышел из строя 4-ый модуль камеры.

[Olweg]

Жаль, но всё-таки это не смертельно. Кампании расписаны уже до 18-го года:
http://keplerscience.arc.nasa.gov/k2-fields.html

[Dayan]

Вчера в Архиве препринтов появилась статья о результатах исследования лучевых скоростей системы Kepler-56: The Orbit and Mass of the Third Planet in the Kepler-56 System.
Получив много новых RV-измерений на Keck/HIRES и HARPS-N, авторы смогли определить параметры третьей планеты в системе звезды – красного гиганта Kepler-56, а также уточнить массы двух внутренних транзитных планет. Напомню, что в этой системе подозревали существование внешнего массивного компаньона, гравитация которого привела к тому, что орбиты двух внутренних планет стали сильно наклонными по отношению к плоскости экватора их родительской звезды.
Период Kepler-56 d составил 1002 ± 5 дней, а минимальная масса 5.61 ± 0.38 массы Юпитера. Эксцентриситет её орбиты e = 0.20 ± 0.01.
Массы планет b и c соответственно составили 30.0 ± 6.2 и 195 ± 14 масс Земли.

[Dayan]

В статье, которая вышла сегодня в Архиве, сообщают об открытии транзитной планеты, обращающейся у звезды K2-95, расположенной на поле 5 кампании миссии K2, и принадлежащей скоплению Ясли (M44, Улей): K2 Discovers a Busy Bee: An Unusual Transiting Neptune Found in the Beehive Cluster.
Родительская звезда представляет собой красный карлик типа M3.0 (Kp = 15.5^m), имеющий болометрическую светимость 0.021 светимости Солнца, и металличность около 1.29 солнечной.
Планета, найденная у этой звезды, подтверждена методом исключения всех ложноположительных сценариев. Она обращается на орбите с периодом 10.13 суток, и имеет размер 3.47 ^+0.78_−0.53 размера Земли, т.е. представляет собой тёплый нептун.

[Dayan]

Вышла статья об открытии транзитного "тёплого" гиганта в системе звезды-субгиганта на поле 6 кампании K2: EPIC 212803289: a subgiant hosting a transiting warm Jupiter in an eccentric orbit and a long-period companion.

Родительская звезда, EPIC 212803289 (блеск V = 11.15^m), спектрального класса G0 IV, по массе в 1.6 раза больше Солнца, а по размеру – в 3.1 ± 0.1 раза больше, очень богата металлами (их доля в 1.6-2 раза больше, чем на Солнце). Светимость субгиганта по закону С-Б равна 11.1 светимости Солнца. Возраст неуверенно оценивается в 2.4 млрд лет.

Найденная около него планета обращается по эллиптической орбите (e = 0.19) с периодом 18.25 суток. Это гигант, имеющий массу 0.97 ± 0.09 масс Юпитера, и радиус 1.29 ± 0.05 радиуса Юпитера. И, хотя в статье его называют "тёплым", его равновесная температура из-за сильного излучения звезды сравнима с температурой горячих юпитеров.

Измеренные лучевые скорости показывают ещё один тренд, принадлежащий третьему телу в системе – вероятно, коричневому карлику, который имеет период несколько сотен дней. А большой эксцентриситет орбиты EPIC 212803289 b указывает на то, что она, возможно, мигрировала ближе к звезде в результате механизма Козаи.

Расстояние до системы – 604 пк (около 1970 световых лет).


В другой статье, которая тоже вышла сегодня (Dusty tails of evaporating exoplanets. II. Physical modelling of the KIC 12557548b light curve), астрофизики из другого коллектива провели новое численное моделирование испаряющейся планеты KIC 12557548 b на основе наблюдательных данных с Кеплера. Это физически обоснованное моделирование ограничивает свойства выделяемой пыли, а итогом более тщательной комбинации различных её параметров является лучшее воспроизведение формы кривой блеска во время транзита и правильной длины хвоста.
Напомню, что из себя представляет система KIC 12557548: на орбите с периодом 15.7 часов вокруг K-звезды, имеющей светимость 0.17 солнечной, обращается планета с максимальной массой около 0.02 массы Земли (или меньше, чем 2 массы Луны). Вокруг неё образуется облако испаряющегося вещества, занимающего весь объём полости Роша планеты, его радиус около 1 радиуса Земли. Отстающая по орбите часть этого облака вытягивается в длинный постепенно исчезающий хвост (см. картинку во вложении).

В результате было получено, что начальный размер испаряющихся пылинок (зёрен) составляет от 0.2 до 5.6 мкм (в пределах 2σ, с наиболее вероятным значением 1.2 мкм). Начальный потому, что после покидания планеты и облака, размер зёрен тает под излучением рядом расположенной звезды. Скорость потери массы составляет от 0.6 до 15.6 массы Земли за 1 млрд лет (2σ, с более вероятным значением 2.5 массы Земли). Ограничения, полученные авторами согласуются с пылью, состоящей из корунда (Al₂O₃), но не согласуются или плохо согласуются с пылью, состоящей из железа, силикатов (вроде окиси кремния и кварца) и карбида кремния.

[Dayan]

сообщают об открытии транзитной планеты, обращающейся у звезды K2-95, расположенной на поле 5 кампании миссии K2, и принадлежащей скоплению Ясли (M44, Улей): K2 Discovers a Busy Bee: An Unusual Transiting Neptune Found in the Beehive Cluster.

На днях вышла статья об открытии 7 транзитных кандидатов в этом скоплении (M44), включая независимое обнаружение K2-95b: Zodiacal Exoplanets in Time (ZEIT) IV: seven transiting planets in the Praesepe cluster. Шесть из них подтверждены статистическими методами, один остаётся в статусе кандидата.

Планеты найдены у самых разных звёзд скопления со спектральными типами от позднего F до раннего M. Они обращаются с периодами от 1.67 до 21.2 суток (1.65 у неподтверждённого кандидата), и имеют размеры от 1.3 до 3.7 размеров Земли (9.6 у неподтверждённого кандидата).

Самая маленькая планета, 1.3 размера Земли, обращается вокруг звезды EPIC 211970147, относящейся к среднему K-типу (её светимость 0.22 светимости Солнца), с периодом 9.92 суток.
Самая короткопериодическая планета обращается вокруг звезды EPIC 211990866 (поздний F, светимость – 1.78 светимости Солнца), и имеет размер 3.5 земного.
Самая долгопериодическая планета обращается в системе звезды EPIC 211822797 (поздний K или ранний M тип, светимость 0.07 светимости Солнца), имеет размер 2.2 земного.

В данной статье авторы также пытаются делать предположения, почему в не самых юных скоплениях, – Яслях и Гиадах (каждое имеет возраст около 800 млн лет), транзитные планеты найдены (целых 8 штук), а более молодых Плеядах (возрастом около 125 млн лет) – нет. Это может иметь место из-за того, что, например, современные поисковые алгоритмы несовершенны для молодых быстро вращающихся звёзд.

[Dayan]

В новой статье про Kepler-21 (Kepler-21b: A rocky planet around a V = 8.25 magnitude star) авторы представили результаты анализа лучевой скорости звезды из 82 новых наблюдений на HARPS-N и 14 прежде имеющихся с HIRES.
Из спектров высокого разрешения и астросейсмологического анализа данных Кеплера уточнены, прежде всего, характеристики родительской звезды: она является звездой класса F6IV с возрастом 3.03 млрд лет, её светимость превосходит солнечную в 5.19 раза.
Напомню, что в рамках основной миссии Кеплера в этой системе обнаружена транзитная планета, обращающаяся с периодом 2.79 суток. Согласно уточнённым сведениям, размер планеты составляет 1.64 ± 0.02 размера Земли. Измеренная масса планеты оказывается равной 5.1 ± 1.7 массы Земли, что приводит к плотности 6.4 г/см³. Это предполагает в основном силикатный состав с железным ядром, составляющим 0.1 массы планеты.
Поверхностная температура оценивается в 2025 K, поэтому, как ожидается, слой жидкого силикатного океана на планете составляет несколько сотен километров.

[Searcher16]

Прошла процедуру валидации система  EPIC 220674823, находящаяся на 8-м поле расширенной миссии Kepler'а:
родительская звезда - средний желтый карлик с T= 5580 K;
внутренняя EPIC 220674823 b - нечто среднее между Kepler-10 b и Kepler-78 b, обегает родительскую звезду всего за 14 часов, радиус = 1.46 земного;
внешняя EPIC 220674823 c - мини-нептун с периодом обращения 13 суток и радиусом 2.53 земного.
Также авторы предсказывают, что абсолютное большинство систем с суперземлями на периодах ≈ 1-суток должны иметь хотя бы одну планету на внешней орбите.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве вышла новая статья Хейдена и Литвика, посвященная измерению масс и эксцентриситетов орбит 145 планет Кеплера в 55 системах, для 80 планет эти оценки сделаны впервые:
https://arxiv.org/pdf/1611.03516v1.pdf
По-прежнему массы планет, определенные RV-методом, оказываются систематически выше масс планет, определенных TTV-методом (последние в среднем имеют меньшую плотность), см. рис 3 на стр. 6. С чем это связано, пока неясно.

[Dayan]

Сегодня в Архиве вышла новая статья Хейдена и Литвика, посвященная измерению масс и эксцентриситетов орбит 145 планет Кеплера в 55 системах, для 80 планет эти оценки сделаны впервые:
https://arxiv.org/pdf/1611.03516v1.pdf
По-прежнему массы планет, определенные RV-методом, оказываются систематически выше масс планет, определенных TTV-методом (последние в среднем имеют меньшую плотность), см. рис 3 на стр. 6. С чем это связано, пока неясно.

RV-метод не хуже, а даже чаще TTV, или завышает массы, или занижает. Можно вспомнить много примеров того, что первоначально определённые этим методом массы у планет при большем количестве измерений впоследствии оказывались значительно отличающимися от уточнённых (вплоть до нескольких раз, далеко за пределами погрешностей): показательны примеры Kepler-10c и b (масса обеих завышалась более чем на 20%), TrES-4b (масса этого горячего юпитера у звезды 11.6^m завышалась на 70%!), масса CoRoT-7b в разных статьях вообще отличается до 3 раз (современная оценка на 55% больше самой первой), а вспомнить историю с 55 Рака e... Многие планеты, открытые RV-методом вообще закрывались (таких уже десятки, если не больше), чего не скажешь об открытых или исследованных TTV.
На самом деле, все факторы в RV-методе значительно сложнее учесть (там и сложно определяемая звёздная активность, и влияние других планет, и/и звёздных компаньонов в системе, известных или неизвестных, причём как близких, так и дальних), чем у TTV, который больше чувствителен (особенно для планет, чей суперпериод определён) именно к соседним близким планетам, и почти не чувствителен к дальним телам в системе, какими бы массивными они не были.

[Dayan]

Сегодня в Архиве вышла новая статья Хейдена и Литвика, посвященная измерению масс и эксцентриситетов орбит 145 планет Кеплера в 55 системах, для 80 планет эти оценки сделаны впервые:

Жаль, что Вы не привели здесь хотя бы несколько примеров планет с впервые определёнными массами и плотностями из новой статьи.
Например, небольшие планеты, которые имеют сильные результаты (так считают авторы статьи!) и вполне приемлемые погрешности:
1) Kepler-85 e при размере 1.2 ± 0.1 размера Земли имеет массу 0.8 ± 0.4 массы Земли, что ведёт к средней плотности 2.2 ± 1.3 г/см³ (т.е. это возможно океанида).
2) Kepler-345 b при размере 0.8 ± 0.1 размера Земли имеет массу 0.9 ^+0.8_-0.4 массы Земли, что ведёт к средней плотности 8.6 ^+7.4_-4.7 г/см³ (т.е. это возможно аналог Меркурия с околоземной массой).
3) Kepler-345 c при размере 1.3 ± 0.1 размера Земли имеет массу 2.8 ^+2.7_-1.1 массы Земли, что ведёт к средней плотности 6.9 ^+6.0_-3.5 г/см³ (т.е. возможно это обычная суперземля).
4) Kepler-444 e при размере 0.5 ± 0.03 размера Земли имеет массу 0.3 ± 0.2 массы Земли, что ведёт к средней плотности 9.8 ^+7.2_-5.9 г/см³ (т.е. вероятно это горячий аналог Меркурия).
5) Kepler-359 d при размере 4.6 ± 0.9 размера Земли имеет массу 4.4 ^+2.4_-1.3 массы Земли, что ведёт к средней плотности 0.3 ± 0.2 г/см³ (т.е. скорее всего это обычная "воздушная" суперземля).

Попробуй сегодня для планет субземной массы у солнечных аналогов получить такие результаты RV-методом!

[Dayan]

И, на мой взгляд, ещё один важный вывод из статьи, о котором не упомянула Вика. Это картинка №4, 6 страница (привожу во вложении в своём посте) – это то, как меняются средние плотности планет в зависимости от периода обращения вокруг родительских звёзд. Такую зависимость для экзопланет мы видим впервые! Чёрным точками показаны планеты с массами, которые определены через TTV (и на диаграмме показан образец исключительно с "сильными значениями"), красными – через лучевые скорости. Хорошо заметно что более далёкие от звёзд планеты в среднем имеют меньшие плотности, а значит они просто сохраняют больше лёгких веществ в своём составе. Падение, вернее сильное расхождение в плотностях планет, начинается с периодов в несколько суток, очень близко к звёздам.

[Андрей Курилов]

И, на мой взгляд, ещё один важный вывод из статьи, о котором не упомянула Вика. Это картинка №4, 6 страница (привожу во вложении в своём посте) – это то, как меняются средние плотности планет в зависимости от периода обращения вокруг родительских звёзд. Такую зависимость для экзопланет мы видим впервые! Чёрным точками показаны планеты с массами, которые определены через TTV (и на диаграмме показан образец исключительно с "сильными значениями"), красными – через лучевые скорости. Хорошо заметно что более далёкие от звёзд планеты в среднем имеют меньшие плотности, а значит они просто сохраняют больше лёгких веществ в своём составе. Падение, вернее сильное расхождение в плотностях планет, начинается с периодов в несколько суток, очень близко к звёздам.

TTV в правой части графика даёт в целом много аномально низких плотностей, в то время как RV метод даёт более менее нормальные плотности.
Не может ли указывать ли это на систематическую ошибку в TTV-методе?

[Dayan]

TTV в правой части графика даёт в целом много аномально низких плотностей, в то время как RV метод даёт более менее нормальные плотности.
Не может ли указывать ли это на систематическую ошибку в TTV-методе?

Там выбиваются из общего ряда всего несколько точек, и они имеют большие погрешности. Однако, видимо, планеты со сверхнизкими плотностями (ниже 0.1 г/см³, как и у некоторых звёзд) действительно существуют (например, в системе Kepler-51, те точки принадлежат им). Сам TTV-метод, насколько я его понимаю, вполне верен (о нём можно почитать в статьях, например, у того же Литвика, или у Киппинга). Ошибки могут происходить из-за низкого отношения "Сигал-Шум" отдельных транзитов на кривых блеска (например, из-за тусклости звезды, аппаратных шумов матрицы и систем телескопа, и/или из-за космических частиц), и из-за неточного определения параметров родительской звезды (правда, всё же не в разы).
Что же касается RV-метода, то он просто не чувствителен к большинству планет, имеющих такие плотности (кроме раздутых субсатурнов на чрезвычайно тесных орбитах).
А так, я ответил на этот вопрос вот только.

[Dayan]

И, пора, наверное, перестать говорить "аномально низкие" и "нормальные" плотности. Ведь судить обо всех планетах Галактики на примере планет Солнечной системы, в которой много чего нет, и на основе только нескольких ранних (т.е. первых, к тому же не совсем уверенных) измерений плотностей и др. параметров у планет с небольшими (в т.ч. околоземными) массами, утверждая какую-то "норму", неправильно.

[Андрей Курилов]

Да, кто знает, может "суперземли" и "земли" с плотностями менее 1 вообще наиболее распространены среди планет. Не хотел пороть такую глупость, уж извините.

[vika vorobyeva]

Жаль, что Вы не привели здесь хотя бы несколько примеров планет с впервые определёнными массами и плотностями из новой статьи.

Я когда вешала сообщение, саму статью еще толком не читала, так, пробежалась по диагонали. И очень хорошо, что Вы дополнили анонс своими подробными комментариями

Еще одна вчерашняя статья об открытии двух горячих гигантов в рамках миссии K2: https://arxiv.org/pdf/1611.03704.pdf
Горячий сатурн K2-60 b открыт независимо, горячий юпитер EPIC 216468514 b представляется впервые.
Масса EPIC 216468514 b - 0.84 масс Юпитера, радиус 1.44 радиусов Юпитера, орбитальный период 3.314 суток, эффективная температура ~1780K. В общем – типичный горячий юпитер

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве – статья об открытии плотного горячего юпитера EPIC 220504338 b, обнаруженного на 8-й наблюдательной площадке расширенной миссии "Кеплера" K2:
https://arxiv.org/pdf/1611.07614v1.pdf

Масса планеты – 1.28 ± 0.12 масс Юпитера, радиус – 0.91 ^+0.10/_-0.07 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 2.08 ^+0.66/_-0.57 г/куб.см, что для горячего юпитера с эффективной температурой 1163К несколько многовато. Авторы предполагают, что эта планета содержит ядро из тяжелых элементов массой ~110 масс Земли.
Родительская звезда очень похожа на Солнце. Расстояние до системы – 553 ⁺⁵⁹/_-43 пк.

[SpaceEngineer]

Ничего себе - 110 масс Земли. А возможно ли такое количество тяжелых элементов в протопланетном диске солнцеподобной звезды?