Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Olweg]

А Глизе-1214 b - как раз хороший пример планеты, которую непонятно как классифицировать. По размерам (2.7 R_З) - вроде бы близко к суперземлям, тем более по массе - 6.5, но по плотности всё же значительно ближе к Нептуну. Такой горячий мининептун.

[Dayan]

А Глизе-1214 b - как раз хороший пример планеты, которую непонятно как классифицировать. По размерам (2.7 R_З) - вроде бы близко к суперземлям, тем более по массе - 6.5, но по плотности всё же значительно ближе к Нептуну. Такой горячий мининептун.

Кажется вполне логичным, что должны существовать планеты, проявляющие свойства как свойства нептунов, так и свойства суперземель. Такой промежуточный тип планет может быть у планет в диапазоне масс 5-10 масс Земли, может диапазон шире. И, естесственно, свойства конкретной планеты в ту или иную сторону зависит от ее химического состава, расстояния до звезды и возраста.
Возможно, скоро относить новонайденные планеты к определенному типу станет сложнее.

[Olweg]

В принципе, ничто не мешает "ледяным планетам" плавно перекрывать весь диапазон масс от Ганимеда до Урана. Другое дело, что совсем уж мелкие из таких планет после миграции не смогут удержать воду/лёд и атмосферу вблизи звезды и испарятся до скального ядра. Хотя у красных карликов "суперганимеды" могут даже и формироваться нормальным образом на близких орбитах.

[Olweg]

Прикинем, что нас может ожидать в скрытой части списка. В статье пишут, что почти все из 306 опубликованных кандидатов были обнаружены в выборке из 88196 звёзд с m>14. Из общего числа 156097 целевых звёзд высшего приоритета остаётся 67901, среди которых, помимо более ярких карликов, должно быть и около 5000 гигантов и субгигантов с log (g)<3.5 (у всех у них m<14.5):
http://arxiv.org/abs/1001.0349
Кроме того, в открытом списке нет ни одной звезды с T<4000K, хотя на графике зависимости количества звёзд от температуры М-карлики показаны. Это значит, что все кандидаты у красных карликов независимо от их яркости, как и некоторые другие кандидаты у звёзд с m>14 попали в число 400 закрытых.

В общем, остаётся около 63000 звёзд главной последовательности с m>14 и 5000 гигантов. Кандидатов с такой же кривой распределения радиусов, как и опубликованных, должно быть пропорционально 63000/88000*306=219. Остаётся ещё 400-219=181 кандидат. Даже если транзиты у гигантов случаются с той же частотой, что и у обычных звёзд (что вряд ли), остаётся около полутора сотен кандидатов с малыми радиусами (но необязательно с R<1.5, потому что у ярких звёзд должно быть обнаружено относительно больше кандидатов с R<2.0 или даже более крупных) и у красных карликов (всего их в выборке 3000 штук).

[Borislаv]

Прикинем, что нас может ожидать в скрытой части списка.

После недолгого раздумья смог получить этот список из 400 кандидатов в планеты 

http://archive.stsci.edu/kepler/data_search/search.php
Для этого надо в поисковую форму ввести следующие значения
Release Date 2011-02-01
Target Type Long Cadence

Если получившийся список отсортировать по столбцу Actual Start Time и оставить только со значением 2009-05-11, то остается ровно 400 строк!

Используя этот список и распределение целей по яркости звезд и их температуре http://arxiv.org/abs/1001.0349 можно получить некоторые статистические оценки:

1) Для красных карликов. Отбираем из списка все звезды с температурой меньше 4000 Кельвинов. В итоге получается 23 кандидата из 2792 звезд.

2) Для ярких желтых карликов. Берем две категории ярких звезд.
9.0<Kp<9.9 mag - 6 кандидатов на 406 звезд
10.0<Kp<10.9 mag - 10 кандидатов на 1186 звезд

В общем видно, что в обоих случаях получилось в районе 1 транзитная планета на 100 звезд. При средней геометрической вероятности к примеру в районе 5% это переписывается в 20% планетную частоту.

Что интересно полученные значения для этих субвыборок (где возможности Кеплера максимальны) практически одинаковы со значением по всей выборке с 400 кандидатами. А ведь разница очень существенная. К примеру из этой ссылке следует, что:
http://keplergo.arc.nasa.gov/CalibrationSN.shtml
Для Kp=14.0 mag точность фотометрии на 5 часовом промежутке 93.5 ppm, а для Kp=9.5 и Kp=10.5 - 7.2 и 11.7 ppm соответственно.

В общем такое впечатление, что ниже 1-2 радиусов Земли у короткопериодичных планет находится новая пустыня.

Можно потом еще по металличности корреляцию глянуть.

[Borislаv]

В общем, остаётся около 63000 звёзд главной последовательности с m>14 и 5000 гигантов. Кандидатов с такой же кривой распределения радиусов, как и опубликованных, должно быть пропорционально 63000/88000*306=219. Остаётся ещё 400-219=181 кандидат. Даже если транзиты у гигантов случаются с той же частотой, что и у обычных звёзд (что вряд ли), остаётся около полутора сотен кандидатов с малыми радиусами (но необязательно с R<1.5, потому что у ярких звёзд должно быть обнаружено относительно больше кандидатов с R<2.0 или даже более крупных) и у красных карликов (всего их в выборке 3000 штук).

Там кстати получается, что число кандидатов из закрытой выборке 400 у звезд тусклее 14 звездной величины и с эффективной температурой больше 4000 Кельвинов равно 94. Т.е. вероятно у этих 94 кандидатов предполагаемый размер меньше 1.5 радиуса Земли. Распределение по эффективной температуре получается с явным преобладанием K-типа карликов.

с яркостью 14.0<Kp<14.9
6000<T<6999 6 кандидатов на 4855 звезд
5000<T<5999 43 кандидатов на 29352 звезд
4000<T<4999 10 кандидатов на 4227 звезд

с яркостью 15.0<Kp<15.9
6000<T<6999 0 кандидатов на 4449 звезд
5000<T<5999 23 кандидатов на 42627 звезд
4000<T<4999 12 кандидатов на 12093 звезд

[Olweg]

Если получившийся список отсортировать по столбцу Actual Start Time и оставить только со значением 2009-05-11, то остается ровно 400 строк!

Класс! Огромное спасибо за эту находку! Теперь будет что изучить

Сделал сравнительную таблицу для звёзд с m>14, m<14 и m<12. У ярких звёзд идёт явное смещение в сторону класса F, хотя преобладают всё равно жёлтые карлики. У звёзд ярче 14^m в 2 раза чаще обнаруживаются планеты у оранжевых карликов, и примерно в 1.5 раза чаще - у звёзд классов G и F. При этом "остаточные" кандидаты (т.е. не опубликованные у тусклых звёзд и аналогичные им у ярких) встречаются у звёзд с m<14 в 3-4 раза чаще, чем у звёзд с m>14. Но самое интересное, что у ещё более ярких звёзд с m<12 "остаточные" кандидаты встречаются у оранжевых карликов в 5 раз чаще (правда, кандидат всего один и погрешность из-за этого огромная), а у G и F карликов - в 7 и 12 раз чаще, чем у звёзд с m>14!

Что это может значить? Очевидно, что увеличение доли транзитов с ростом яркости объясняется увеличением чувствительности к более мелким планетам. Но тогда и у звёзд с меньшей температурой должно наблюдаться пропорциональное увеличение, а этого явно нет.

В общем такое впечатление, что ниже 1-2 радиусов Земли у короткопериодичных планет находится новая пустыня.

Либо распределение размеров совсем мелких планет (типа Земли) идёт по другому закону.

Ну, кроме того, видно, что ни одного кандидата не было обнаружено у звёзд-гигантов с log(g)<3.5, а 39 (или 38) кандидатов было найдено у звёзд, для которых температура и другие параметры ещё не определены (наверное, это дополнительные 6097 тыс. звёзд в общем списке из 156097 целей).

1) Для красных карликов. Отбираем из списка все звезды с температурой меньше 4000 Кельвинов. В итоге получается 23 кандидата из 2792 звезд.

Причём все они обнаружены у тусклых звёзд. А ведь, учитывая почти однопроцентную вероятность транзита, у более ярких должны были найти хотя бы пару-тройку.

В архиве суммы по результатам поиска не всегда совпадают, поэтому в таблицах тоже могут быть небольшие расхождения.

[Алексей Шевченко]

Перечитав статью оказалось, что ошибки и нет. Среди 312 кандидатов есть и те для которых наблюдался лишь 1 транзит. Период для таких объектов вычислялся на основе измеренной длительности затмения.
Т.е. возможный период одного из кандидатов составляет не много не мало - 30 лет! Хотя конечно это возможно и блуждающий газовый гигант или поздний М-карлик.

Борислав, скорее это или коричневый карлик, или же что - то ещё такое непонятное, но, скорее всего, являющееся спутником этой звезды... Блуждающий газовый гигант - весьма маловероятно.

[Olweg]

Посмотрел на кривые блеска некоторых кандидатов - наименьшие из них ("суперземли") не внушают большого оптимизма, невооружённым глазом и не различишь. Конечно, программными методами можно отловить периодичность, но как смогли вычислить, например, KIC 5461440 и KIC 11246364 с периодами порядка месяца? Скорее всего, периоды уточнены с учётом более поздних данных, которые пока не открыты общественности.

Кстати, тот самый долгопериодичный гигант (KIC 11465813), похоже, единственный, у которого доступны результаты наблюдений за весь 2009 (первый месяц, а также с 20.06 по 16.09 и с 18.09 по 16.12). Причём транзит произошёл в июле и попадает на вторую сессию.

[Borislаv]

Класс! Огромное спасибо за эту находку! Теперь будет что изучить

Да, уходящая неделя ознаменовалась значительным прорывом в познание внесолнечной планетологии. 

Больше всего кстати удивило, что даже у тусклых звезд уже найдено около сотни возможных планет размером с Землю. Причем их популяция сюдя по всему очень значительная. Для наглядности сделал таблицу.



Если в предположение выше нет ошибки, то выходит явственно видно три популяции планет - нептуны, суперземли и земли. Причем последних сюдя по всему значительно больше, чем первых двух (с учетом эффектов селекции).

Видимо эта популяция земель и ответственно за двух-кратное увеличение числа кандидатов в мае.
http://www.kepler.arc.nasa.gov/news/mmu/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=41

The team worked around the clock to identify as many transit-like events in those data as possible. Consequently, the number of planet candidates has more than doubled in the last month.

Насколько я понимаю перед этим в апреле у них фотометрия на руках увеличилась с 4 до 7 месяцев (по декабрь 2009 года).

Что это может значить? Очевидно, что увеличение доли транзитов с ростом яркости объясняется увеличением чувствительности к более мелким планетам. Но тогда и у звёзд с меньшей температурой должно наблюдаться пропорциональное увеличение, а этого явно нет.

Тут еще надо учитывать фактор, что холодные карлики гораздо более переменные, чем желтые. Вот подробная статья на этот счет.

http://arxiv.org/abs/1001.0414


За активное Солнце там принимается переменость на уровне 700-1100 ppm в течение 0.5 часа. В общем вероятно в окончательном выводе для статистики будет подробное изучение инструментальных и хромосферных шумов фотометрии звезд.

Причём все они обнаружены у тусклых звёзд. А ведь, учитывая почти однопроцентную вероятность транзита, у более ярких должны были найти хотя бы пару-тройку.

Важное замечание. Возможное объяснение неправильная классификация значительной доли тусклых красных карликов.

[Borislаv]

Посмотрел на кривые блеска некоторых кандидатов - наименьшие из них ("суперземли") не внушают большого оптимизма, невооружённым глазом и не различишь. Конечно, программными методами можно отловить периодичность, но как смогли вычислить, например, KIC 5461440 и KIC 11246364 с периодами порядка месяца? Скорее всего, периоды уточнены с учётом более поздних данных, которые пока не открыты общественности.

Вот еще одно странное место



Вроде можно же было посмотреть доступные данные по декабрь для наблюдавшихся планет лишь в одном транзите. Однако последний отмеченный транзит в таблице датируется 1 июлем.

Вот еще для наглядности о возможности анализа фотометрии. Фотометрия для опубликованного кандидата в трех-планетную систему, который находится у звезды с яркостью в 13.9 магнитуды Кеплера.



Наименьший кандидат (под цифрой 1) имеет размер 3.2 радиуса Земли. А так конечно впечатляет - транзиты целых трех разных планет в фотометрии за первый месяц. Интересно сколько максимально планет будет в системе открытой Кеплером? 4, 5, 6 или более планет?

[Dayan]

Вот еще одно странное место
Вроде можно же было посмотреть доступные данные по декабрь для наблюдавшихся планет лишь в одном транзите. Однако последний отмеченный транзит в таблице датируется 1 июлем.

Правильно ли я понимаю, что ожидаемых транзитов в найденных тобой данных нет? Для какого кандидата?
У меня смутное ощущение, что преждевременные данные для того и закрыты от общественности, что там еще не все скомпоновали и выложили их только частично.

Вот еще для наглядности о возможности анализа фотометрии. Фотометрия для опубликованного кандидата в трех-планетную систему, который находится у звезды с яркостью в 13.9 магнитуды Кеплера.

Наименьший кандидат (под цифрой 1) имеет размер 3.2 радиуса Земли. А так конечно впечатляет - транзиты целых трех разных планет в фотометрии за первый месяц. Интересно сколько максимально планет будет в системе открытой Кеплером? 4, 5, 6 или более планет?

Думаю, в конкретной системе с тремя транзитными планетами больше не будет транзитов от неизвестных планет. А вот число планет вероятно будет бОльшим. Эти многопланетные компланарные системы действительно будоражат воображение.

[Olweg]

Интересно сколько максимально планет будет в системе открытой Кеплером? 4, 5, 6 или более планет?

Думаю, 3-4 максимум в системах типа Gliese 581 и 61 Девы. Всё таки идеальной копланарности не бывает, да и точная ориентация средней орбитальной плоскости - событие маловероятное.

[Borislаv]

Вот еще одно странное место
Вроде можно же было посмотреть доступные данные по декабрь для наблюдавшихся планет лишь в одном транзите. Однако последний отмеченный транзит в таблице датируется 1 июлем.

Правильно ли я понимаю, что ожидаемых транзитов в найденных тобой данных нет? Для какого кандидата?
У меня смутное ощущение, что преждевременные данные для того и закрыты от общественности, что там еще не все скомпоновали и выложили их только частично.

Все конечно может быть, но вероятнее что просто поглядеть не успели. Чувствуется что статьи писали в спешке разные люди в разное время, поэтому там много противоречивых мест.

А так они в другой статье даже для этих одиночных транзитов в многопланетных системах периоды на основе длительности транзитов посчитали.



Т.е. вероятней всего, что все три планеты в трех-планетной системе находятся в кратном резонансе 1:2:4

Еще немного посмотрел распределение опубликованных кандидатов по обозначениям. Посчитал средние значения по каждой сотне кандидатов. Получилась такая таблица (2 и 3 столбцы размер в радиусах Юпитера и Земли):



Конечно тут не учитываются остаточные кандидаты с радиусом меньше 1.5 радиуса Земли, но в общем получается что до последнего времени в фотометрии продолжали находить значительное количество нептунов.

[Borislаv]

Кстати, тот самый долгопериодичный гигант (KIC 11465813), похоже, единственный, у которого доступны результаты наблюдений за весь 2009 (первый месяц, а также с 20.06 по 16.09 и с 18.09 по 16.12). Причём транзит произошёл в июле и попадает на вторую сессию.

Глянул его поближе. Действительно очень протяженный - более 2 суток. Крупным планом:



Видна явная несимметричность. Это свидетельство орбиты с большим эксцентриситетом?

Или же свидетельство того, что затмевающий объект (блуждающая планет, коричневый карлик или поздний М-карлик) вообще физически не связан со звездой, а просто случайно оказался на одной линии между Кеплером и звездой.

[Borislаv]

Немного разовью тему. Борислав написал, что наибольшой кандидат в планеты от Кеплера имеет размер 3.43 размеров Юпитера! Я нашел его в списке в статье и получил массу интригующих вопросов. Данные получены с опубликованных препринтов.
Итак, эта планета обращается вокруг звезды, обозначаемой в списке Кеплера как KOI 198.01, имеющей размер и температуру, уступающие солнечным значениям: эфф. тем-ра равна 5538 K, радиус 0.806 радиуса Солнца. Очень приблизительно, подставив данные значения в известные в астрофизике формулы, я нашел светимость звезды: 0.5-0.6 светимости Солнца.
Самое интересное кроется в другом: громадная планета (размером около 490000 км) обращается с периодом 87.233 суток!! Это почти как у нашего Меркурия. Этот гигант не является сверхгорячим, он должен быть даже прохладнее Меркурия, учитывая более низкую светимость материнской звезды.

Поглядел и этот случай. В доступной фотометрии наблюдался только один транзит.



Хорошо видно, что Кеплер смог получить во время затмения лишь около 10 засечек яркости. Т.е. сам транзит длился 5 часов. Поэтому пока мало что можно сказать о возможных кольцах или спутниках.

[Алексей Шевченко]

            Товарищи, а верно ли, что наибольший угол наклона (такой,при котором ещё возможен транзит) плоскости орбиты транзитной экзопланеты к лучу зрения земного наблюдателя почти точно равен угловому радиусу материнской звезды ( видимому с этой экзопланеты), вокруг которой обращается экзопланета (например, для экзопланеты с большей полуосью её орбиты 1 а. е. и обращающейся вокруг двойника нашего Солнца - 16 минут дуги)?   Но как тогда по длительности транзита астрономы определяют точное значение угла наклона плоскости орбиты транзитной экзопланеты к лучу зрения земного наблюдателя (90 градусов - i)?

[Borislаv]

            Товарищи, а верно ли, что наибольший угол наклона (такой,при котором ещё возможен транзит) плоскости орбиты транзитной экзопланеты к лучу зрения земного наблюдателя почти точно равен угловому радиусу материнской звезды ( видимому с этой экзопланеты), вокруг которой обращается экзопланета (например, для экзопланеты с большей полуосью её орбиты 1 а. е. и обращающейся вокруг двойника нашего Солнца - 16 минут дуги)?   Но как тогда по длительности транзита астрономы определяют точное значение угла наклона плоскости орбиты транзитной экзопланеты к лучу зрения земного наблюдателя (90 градусов - i)?

Если не ошибаюсь угол для транзитной конфигурации это отношение большой полуоси орбиты к радиусу звезды.
Определение периода по длительности транзита конечно приблизительное. В основном будет иметь значение (особенно в случае небольших планет) полученно из регистрации нескольких транзитов.


http://arxiv.org/abs/1006.5680
Кеплер обнаружил шестое вторичное затмение в оптическом диапозоне. У Tres-2b на уровне 11.4 +/- 7.8 ppm. Это переписывается в геометрическое альбедо А=0.046(0.031).

В сравнение с остальными

Планета,  глубина в ppm, примерное  геометрическое альбедо
Corot-1b   160    0,20
Corot-2b   60   0,10
HAT-P-7b   63   0,20
Kepler-7b   47   0,40
Kepler-5b   24   0,15

Для сравнения напомню, что у Юпитера А=0,50. Т.е. пока из измеренных горячих юпитеров больше всего геометрическое альбедо у Kepler-7b - в районе 40%.

получается, что Tres-2b наиболее темная из них (альбедо на уровне 1-7%), а зарегистрированное вторичное затмение наименее глубокое.



Его глубина примерно в 10 раз меньше, чем глубина транзита аналога Земли!

[Иван С. Брюханов]

Остаётся только аппладировать такой работе ...

Все ждут, затаив дыхание, итогов работы ...

[SERIV]

Жаль что Кеплер не сможет определить навскидку химический состав  открытых планет.Очень интересует наличие кислорода.  Возможно, будущие космические телескопы смогут это делать.