Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Dayan]

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

У WASP-86b ещё больше.
Если 100 или 200 масс Земли ядро, значит – возможно.
Вот, к примеру, смотрим недавний пресс-релиз ESO о сотворении солнечных систем. Там показаны изображения протопланетных дисков, окружающих три разные звезды.
Масса звезды RX J1615.3-3255 составляет 1.1 массы Солнца (возраст 1.4 млн лет), а масса её протопланетного диска оценивается разными авторами от 0.128 до 0.474 массы Солнца, т.е. количество тяжёлых элементов в этом диске (1% от массы всего диска) составляет примерно 400-1600 масс Земли.
Масса звезды HD 135344 B оценивается в 1.7 массы Солнца. Масса пыли в её протопланетном диске составляет только 57 масс Земли (при полной массе диска 8000 масс Земли). Но и возраст этой звезды 8 млн лет.
При этом какие-то планеты в этих дисках, по-видимому уже сформировались, и доля радио и ИК -излучений от них небольшая по сравнению с диском.

Или другие примеры:
Звезда V883 (или FU Ориона) имеет массу 1.3 солнечной, и протопланетный диск с массой >0.3 массы Солнца. Таким образом, масса пыли в нём составляет около 1000 масс Земли. Возраст 0.5 млн лет.
HL Тельца (масса 1 солнечная, возраст 1 млн лет) имеет диск с массой пыли 330-1000 масс Земли (полная масса диска 0.03-0.14 массы Солнца). И, в этой системе, видимо, есть уже минимум 3 планеты.

В общем, как видим, протопланетные диски могут быть очень разными, и среди них есть чрезвычайно массивные! Возможно, что какие-то планеты образуются настолько быстро, что получают большую долю массы тяжёлых веществ диска. Ну а большое ядро горячего юпитера или нептуна может получиться после серии слияний образующихся планет, когда те мигрируют по диску из-за динамического трения с ним.

[Foma]

arXiv:1612.03907: A Transient Transit Signature Associated with the Young Star RIK-210

В ходе кампании К2 Кеплер нашел очередную звезду с загадочными нерегулярными транзитами, которые трудно чем-то объяснить. Они ассиметричны, имеют пологий "вход" и резкий "выход", глубину от 5 до 20% и продолжительность 6-18 часов.



Исследование другими методами не выявило у RIK-210  близких планет, компаньонов, пылевого диска, особенностей в спектре и каких-либо других необычных вещей. Известно только, что "транзиты" более-менее периодичны и период их близок к периоду вращения самой звезды. Отсюда авторы предполагают, что мы видим "магнитосферные облака" -  остатки протопланетного диска, захваченные магнитным полем звезды.

[Searcher16]

Статистически подтвержден K2-105 b (EPIC 211525389 b)- 8.27-суточный нептун у высокометалличного желтого карлика на 5 поле второй миссии Kepler'а.

[Иван С. Брюханов]

arXiv:1612.03907: A Transient Transit Signature Associated with the Young Star RIK-210

В ходе кампании К2 Кеплер нашел очередную звезду с загадочными нерегулярными транзитами, которые трудно чем-то объяснить. Они ассиметричны, имеют пологий "вход" и резкий "выход", глубину от 5 до 20% и продолжительность 6-18 часов.



Исследование другими методами не выявило у RIK-210  близких планет, компаньонов, пылевого диска, особенностей в спектре и каких-либо других необычных вещей. Известно только, что "транзиты" более-менее периодичны и период их близок к периоду вращения самой звезды. Отсюда авторы предполагают, что мы видим "магнитосферные облака" -  остатки протопланетного диска, захваченные магнитным полем звезды.

ВОЗМОЖНО - у планеты есть спутник .... Типа, двойная планета - как Земля-Луна

[Mark]

ВОЗМОЖНО - у планеты есть спутник .... Типа, двойная планета - как Земля-Луна

А причём здесь планета, если речь о звезде? Написано, же "планет не выявлено".

[Olweg]

Интересная статья с недавней конференции ААС. Учёные, используя спектрограф APOGEE, изучили спектры некоторых кеплеровских звёзд, в частности, Кеплер-102 (известно пять планет) и Кеплер-407 (известно две планеты). Кеплер-102 похожа на Солнце по составу, а вот в Кеплер-407 гораздо больше кремния. В результате, считают исследователи, планеты у Кеплер-407 должны содержать в мантии гранат вместо оливина. Это может привести к проблемам с конвекцией и тектоникой плит, потому что гранат жёстче оливина. Значит, такие планеты будут менее благоприятны для жизни.

http://www.sdss.org/press-releases/between-a-rock-and-a-hard-place-can-garnet-planets-be-habitable/

[Dayan]

Интересная статья с недавней конференции ААС. Учёные, используя спектрограф APOGEE, изучили спектры некоторых кеплеровских звёзд, в частности, Кеплер-102 (известно пять планет) и Кеплер-407 (известно две планеты). Кеплер-102 похожа на Солнце по составу, а вот в Кеплер-407 гораздо больше кремния. В результате, считают исследователи, планеты у Кеплер-407 должны содержать в мантии гранат вместо оливина. Это может привести к проблемам с конвекцией и тектоникой плит, потому что гранат жёстче оливина. Значит, такие планеты будут менее благоприятны для жизни.

Очень интересно, спасибо! Как я понимаю (вот отсюда), для потенциальных твёрдых планет в зоне обитаемости этих звёзд важно даже не само по себе содержание кремния в их родительских звёздах, а соотношение магния к кремнию: это соотношение близко к солнечному на Kepler-102, и почти втрое меньше на Kepler-407, т.е. планеты второй звезды относительно бедны магнием.
Жаль, в сми-статьях не раскрыто, насколько будет различаться жёсткость этих слоёв мантии: судя по Вики, твёрдость граната (в среднем 7) почти вдвое выше твёрдости рингвудита (3.9) – именно из этих минералов будут сложены ключевые слои мантии силикатных планет (см. картинку).

[Searcher16]

У быстровращающейся и яркой (величина +8.97!) F8V-звезды HD 106315 в рамках расширенной миссии Kepler'а открыто две планеты:
мини-нептун b (2.51 x ⊕R) на 9.5539-суточной орбите
и нептун c (4.31 x ⊕R) на 21.058-суточной.
Орбиты планет круговые. Планеты являются отличной целью для транзитной спектроскопии.
Также система показывает признаки наличия гиганта на внешней орбите с периодом более 80 дней.

[Dayan]

Жаль, в сми-статьях не раскрыто, насколько будет различаться жёсткость этих слоёв мантии: судя по Вики, твёрдость граната (в среднем 7) почти вдвое выше твёрдости рингвудита (3.9) – именно из этих минералов будут сложены ключевые слои мантии силикатных планет (см. картинку).

Кажется, ошибся здесь. Скорее твёрдость минералов важна в верхней мантии и коре (это затруднит тектонику плит), а более глубоком слое – вязкость материала (граната по сравнению с оливинами), их фазовая диаграмма от температуры и давления, чтобы, как сказал Olweg, затруднить конвекцию. Не знаю даже.

У быстровращающейся и яркой (величина +8.97!) F8V-звезды HD 106315 в рамках расширенной миссии Kepler'а открыто две планеты:
мини-нептун b (2.51 x ⊕R) на 9.5539-суточной орбите
и нептун c (4.31 x ⊕R) на 21.058-суточной.

Две статьи от разных коллективов одновременно вышло по этой системе.
Кстати, согласно второй статье размеры планет таковы:
у b – 2.23 ^+0.30_−0.25 R⊕,
у c – 3.95 ^+0.42_−0.39 R⊕,
что практически одно и то же. Просто, если указывать сведения, то указывать из двух статей, ибо они на данный момент равнозначны.

[Шамиль Байгильдин]

26.01.2017 подтверждены 2 планеты K2-106 b и K2-106 c, с периодами 0.571308±0.000030 и 13.341245±0.000100 дней cоответственно. Радиусом 1.46±0.14 и 2.53±0.14 радиуса Земли.

[Searcher16]

26.01.2017 подтверждены 2 планеты K2-106 b и K2-106 c, с периодами 0.571308±0.000030 и 13.341245±0.000100 дней cоответственно. Радиусом 1.46±0.14 и 2.53±0.14 радиуса Земли.

Это открытие произошло немногим ранее и я о нем писал в теме Kepler'а; официальный номер этой системе добавили недавно:

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.

***

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.

Этим подтвержденным планетам присвоили номера с K2-100 по K2-104.
P.S. Уважаемые модераторы, перенесите (если это не трудно) последние два сообщения в тему про телескоп Kepler.

Комментарий модератора

Перенёс.

[vika vorobyeva]

Группа товарищей измерила массы четырех планет расширенной миссии "Кеплера" K2-27 b, K2-32 b, K2-39 b и K2-108 b. Массы измерялись методом лучевых скоростей на спектрографе HIRES:
https://arxiv.org/pdf/1702.00013.pdf

Все представленные планеты имеют близкие размеры (5.0 ± 0.5 радиусов Земли), но существенно разные массы и средние плотности, подтверждая огромное разнообразие планет в этом диапазоне размеров.
K2-32 b самая легкая – ее масса 16.5 ± 2.7 масс Земли, средняя плотность 0.67 ± 0.16 г/куб.см, орбитальный период 9 суток, эффективная температура 817 ± 25К;
Масса K2-27 b – 30.9 ± 4.6 масс Земли, средняя плотность 1.87 ± 0.41 г/куб.см, орбитальный период 6.77 суток, эффективная температура 902 ± 28К. Тяжелый нептун.
Масса K2-39 b – 39.8 ± 4.4 масс Земли, средняя плотность 1.17 +0.47/-0.32 г/куб.см, орбитальный период 4.6 земных суток, эффективная температура 1670 ± 54 К, уже что-то промежуточное, но скорее тоже нептун, нежели газовый гигант.
Наконец, K2-108 b – масса 59.4 ± 4.4 масс Земли, средняя плотность аж 2.22 +0.77/-0.55 г/куб.см, орбитальный период 4.73 земных суток, температура 1446 ± 48К, здоровенный нептун, масса ядра из тяжелых элементов достигает 50 масс Земли.

Авторы отмечают сильную корреляцию между массой планет и металличностью родительских звезд: протопланетный диск с высоким содержанием металлов закономерно приводит к большим массам ядер планет.

[Searcher16]

По сравнению с горячими юпитерами, гиганты с периодами 10-100 суток с более умеренными тепловыми режимами изучены гораздо хуже и их известно не так много, как хотелось бы. Новый "теплый юпитер" EPIC 218916923b обегает свое светило примерно за 28.4 суток по круговой орбите; планета по размерам сопоставима с Сатурном (9.1 x ⊕R), по массе на 62% легче Юпитера (масса ядра планеты оценивается в 48 земных); скорее всего, наклон между ее орбитой и экватором родительской звезды (относительно яркого и весьма активного оранжевого карлика K0V +11 величины на седьмом поле Kepler'а) невелик и гигант формировался "на месте".

[torque_xtr]

Заинтересовало - а есть ли какие-нибудь программы или онлайн-инструменты быстрого просмотра кривых блеска? Я нашел только http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/cgi-bin/TblView/nph-tblView?app=ExoTbls&config=cumulative (time series viewer), но оно очень медленно грузится, и неудобный интерфейс (и зум, и прокрутка). Вот если бы можно было скроллить мышью, и зумить горячими клавишами - так, чтобы можно было за минуту полностью просмотреть кривую блеска, и скорость просмотра не лимитировалась бы ничем, кроме собственно способности глаза воспринимать картинку - это было бы полезно... :-)

[Dayan]

Японские астрономы нашли в данных основной миссии "Кеплера" транзитного кандидата в планету с кольцами: Towards Detection of Exoplanetary Rings Via Transit Photometry: Methodology and a Possible Candidate.
Они говорят о своей методике поиска признаков колец у 89 долгопериодических кандидатов "Кеплера", и оценивают верхние пределы на параметры возможных колец. У большинства кандидатов недостаточное отношение Сигнал-Шум. У шести кандидатов с более-менее приличным отношением сигнала к шуму точно нет значительных колец, которые превышали бы 1.5 планетных радиуса.
В итоге они выделили пять кандидатов с подобными кольцу особенностями на транзитной кривой. Их исследование показало, что четыре из этих пяти "загрязнены" светом соседних звёзд, а последний кандидат, находящийся у звезды KIC 10403228, является неплохим в планету с кольцом. На единственном транзите есть "особенность", и она может интерпретироваться как частичный транзит наклоненного к лучу зрения кольца у подобной Сатурну планеты (при этом, угол наклона в двух разных решениях разный, и выбрать из них правильный сегодня невозможно). Также эта кривая блеска может интерпретироваться и двумя совсем другими – непланетными сценариями: околозвёздным диском в системе двойной затменной звезды и затмением тесной пары звёзд другой звезды в системе иерархической тройной.
В модели планеты с кольцом период этой предполагаемой планеты составляет 450 лет, а размер планеты – 0.88 или 1.44 размера Юпитера (в двух разных решениях). Кольцо имеет внутренний радиус от 0.89 до 2.29 радиусов Юпитера, и внешний радиус – от 2.56 до 3.69 радиусов Юпитера. Родительская звезда, возможно, красный карлик, имеет радиус 0.33 солнечного.

[torque_xtr]

Поглядел, ибо актуально...:-J Что-то очень странное они пишут. Делают выводы о периоде в ~450 лет на основе длительности одного (!) v-образного транзита у красного карлика 16 mag, которого даже в http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/cgi-bin/TblView/nph-tblView?app=ExoTbls&config=cumulative нет.  Вот так жгут!

[Dem]

Ну, одиночные события можно интерпретировать весьма разнообразно...

[Dayan]

Ну, одиночные события можно интерпретировать весьма разнообразно...

В данном случае не разнообразно, а только тремя сценариями после детального рассмотрения (если, конечно, не привлекать постройки инопланетян и т.п.). Какой-то странный подход у некоторых – не изучал, и даже не читал, а мнение имеет.

[Dayan]

Интересная статья появилась сегодня в Архиве препринтов: Strong HI Lyman-α variations from a 11 Gyr-old host star: a planetary origin?
Наблюдения звезды Kepler-444 на "Хаббле" (на спектрографе STIS) позволили авторам исследования, возможно, обнаружить очень глубокие транзиты двух внешних планет в линии Лайман-альфа (121.6 нм)!
Напомню, что Kepler-444 – звезда класса K0V, имеющая возраст 11.2 ± 1 млрд лет (он определён едва ли не прямым методом – через астросейсмологические пульсации звезды, измеренные по данным основной миссии "Кеплер"). У неё есть плотноупакованная компактная система из 5 транзитных планет, которые по размеру меньше Земли.
Короткие наблюдения на "Хаббле" за потоком от звезды происходили и в моменты, когда планеты Kepler-444e и f проходили транзитом через звезду. И эти транзиты по времени совпали со странными падениями потока в линии Лайман-альфа! Поток во время транзитов планет уменьшался на 20%! Также, в одном случае удалось обнаружить падение блеска на ~40%, когда ни одна из планет не проходила транзитом. Возможно, что оно вызвано неизвестной, шестой, планетой, которая сама не является транзитной, но её экзосфера частично затмевает звезду. Планету заочно назвали Kepler-444g.
Как говорят исследователи, такое изменение потока в линии может быть вызвано стремительными процессами в короне звезды, однако их амплитуда и скоротечность (около 2-3 часов) удивительны для столь древней и спокойной звезды. То, что звезда очень спокойна, известно из 4-летней кеплеровской фотометрии. Наблюдения на HARPS-N позволили восстановить профиль линии Лайман-альфа Kepler-444 и оценить XUV-излучение от неё.
Поэтому авторы предполагают, что падения потока вероятно связаны именно с планетами – их мощные экзосферы из нейтрального водорода при транзите заметно поглощают в Лайман-альфа.
Если это так, то это приводит к очень интересным следствиям. Источником для таких гигантских экзосфер могут быть планеты, имеющие мощные водные оболочки, т.к. водородные атмосферы Kepler-444e и f удержать бы за столь длинное время жизни не могли. То есть эти планеты могут являться горячими океанидами (т.е., естественно, без воды в жидкой фазе при такой близости к звезде).
Kepler-444e имеет радиус 0.546 радиуса Земли, и обращается с периодом 7.74 суток; радиус Kepler-444f – 0.741 радиуса Земли, а её период –9.74 суток.
Это исследование косвенно подтверждает странные результаты TTV этой системы, которые говорили о слишком низких плотностях планет e и f, и их не решались публиковать.

[Dayan]

Kepler-444e имеет радиус 0.546 радиуса Земли, и обращается с периодом 7.74 суток; радиус Kepler-444f – 0.741 радиуса Земли, а её период –9.74 суток.
Это исследование косвенно подтверждает странные результаты TTV этой системы, которые говорили о слишком низких плотностях планет e и f, и их не решались публиковать.

А теперь опубликовали, что получилось: Mass, Density, and Formation Constraints in the Compact, Sub-Earth Kepler-444 System including Two Mars-Mass Planets.
Из полной фотометрии основной миссии "Кеплер" измерили массу третьей и четвёртой планеты системы, Kepler-444d и Kepler-444e, которые отчётливее всего показывают TTV. Эти планеты находятся во взаимном резонансе 5:4. Оценки их масс соответственно таковы: 0.036 ^+0.065_−0.020 и 0.034 ^+0.059_−0.019 M_⊕, что говорит о плотностях 1.27 (в диапазоне [0.56, 3.5]) и 1.08 ([0.48, 3.0]) г/см³ при радиусах 0.540 и 0.555 R_⊕.