Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Олег(Алекс)]

Значит Оранжевые звёзды самые благоприятные для жизни я так думаю! 4500-5000 тыс по Кельвину.

[Borislаv]

Кеплер находит нептуны и суперземли, потому что более мелкие планеты тонут в шуме и обнаружить их удается только от случая к случаю.

Но вполне возможно, что пустыня горячих земель все таки существует в реальности. Вот посмотри, что наименьшие из найденных планет имеют размер 0.6 радиуса Земли и период около 6 суток. Почему спрашивается, с более короткими периодами такие планеты не найдены? Ведь это должно быть легче.

Вот для верности посчитал средние радиусы кандидатов на орбитах короче 10 суток:

Р<10 суток 3,66 радиуса Земли
Р<09 суток 3,72 радиуса Земли
Р<08 суток 3,77 радиуса Земли
Р<07 суток 3,82 радиуса Земли
Р<06 суток 3,98 радиуса Земли
Р<05 суток 4,26 радиуса Земли
Р<04 суток 4,25 радиуса Земли
Р<03 суток 4,39 радиуса Земли
Р<02 суток 4,92 радиуса Земли
Р<01 суток 3,08 радиуса Земли

Как видно вопреки логике, если уменьшать периоды с 10 до 2 суток средний радиус кандидатов растет с 3.5 до 5 радиусов Земли, и только потом начинает резко падать до 3 радиусов Земли (возможно тут начинают преобладать ядра исправившихся нептунов?)

Можно конечно потом посчитать с фотометрической поправкой, но это займет больше времени, т.к. есть почти 600 кандидатов с периодом меньше 10 суток.

[Olweg]

Да, Боруцки с командой в своей статье пишут, что "the paucity of small candidates at even the shortest orbital periods may be due in part to a decrease in the actual distribution", но с другой стороны "part if not all of it is due to incompleteness for the smaller signals, coupled with analysis of only a portion of the eventually expected Kepler data, and higher than expected noise levels", то есть ничего определённого они пока сказать не могут. Статью пока не дочитал, может ещё чего интересное пишут по этому поводу.

Не удивлюсь, если обнаружат в итоге две популяции планет - такие вот "мигранты" с пиком распределения периодов меньше месяца и с массами в среднем больше земной и "нормальные" планеты земной группы с равномерным распределением периодов, начиная от месяца и выше (для FGK) и с массами в среднем меньше или около земной.

[bigol]

А кто-нибудь исследовал вопрос влияния периода обращения планеты на возможность развития жизни (допустим, по нашему образцу,  о других трудно что-то предполагать)? Я имею в виду что "годы" открываемых планет величиной в несколько земных  суток\недель или типа того сильно удивляют, но вот так сходу сказать насколько это плохо - затрудняюсь.

[Olweg]

Данный вопрос обсуждался неоднократно, например: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,69118.0.html

[Olweg]

Прикинул равновесную температуру для планет Солнечной Системы по методике, использованной в статье Боруцки. Формулами пользоваться было лень, поэтому прибегнул к более простому способу: нашёл в списке звёзды с околосолнечными температурами и радиусами и пересчитал равновесную температуру их кандидатов для земной орбиты. Получилось 255 К плюс минус 2 К. Для всех четырёх внутренних планет Солнечной Системы:

Марс - 207 К
Земля - 255 К
Венера - 299 К
Меркурий - 414 К

Реальные равновесные температуры этих планет отличаются, потому что для кандидатов Кеплера использовалось усреднённое альбедо (30%) и некоторые другие параметры.

Получается, например, что KOI 326.01 по температурному режиму (332 К) находится где-то между Венерой и Меркурием, так что с точки зрения обитаемости его можно не рассматривать. Но всё равно кандидат очень интересный.

[MARS9]

http://rnd.cnews.ru/natur_science/news/top/index_science.shtml?2011/02/03/425781

Спасибо

[Borislаv]

Поглядел экстремумы по периодам.

Кандидат с минимальным периодом - 1187.01, 0.37 суток, радиус 2.5 радиуса Земли, оранжевый карлик 14 звездной величины.

Кандидат с максимальным периодом. По-прежнему уже известный кандидат с периодом около 10000 суток на основе длительности транзита. Вообще же есть около десятка кандидатов с периодом больше года и размером с Сатурн или Юпитер.

Но там среди общей массы выделяется 87.01. При радиусе 2.4 радиуса Земли имеет период 289 суток! Звезда Kp=11.6 оранжевый карлик с размером близким к солнечному. Сюдя по обозначению этот кандидат был обнаружен еще осенью 2009 года. Флаг достоверности 2. Удивительно, что если смотреть периоды короче, то меньший радиус у 701.03 (один из потенциально обитаемых кандидатов у оранжевых карликов). В общем постепенно, и к обитаемой зоне желтых карликов подбираются. 

[Olweg]

Да 2.3 R - это конечно пока много (12 объёмов Земли), сильно вряд ли, чтобы это была твёрдая планета, но всё возможно

[armadillo]

по тому моделированию, что мы обсуждали, твердая планета такого радиуса вообще невозможна.

[Borislаv]

Да, согласен. Просто сам факт примечателен, регистрации такой небольшой долго-периодичной планеты по одному транзиту (глубиной около 500 ppm) и видимо последующее подтверждение. По крайней мере в статье пишут, что все кандидаты найденные в фотометрии за первые 4 месяца потом искали во всей доступной фотометрии, чтобы SNR кандидата был не хуже 7.

There are two general types of processes that cause false positive events in the Kepler data. These must be evaluated and excluded before a candidate planet can be considered a valid discovery: 1)
statistical fluctuations or systematic variations in the time series, and 2) astrophysical phenomena that produce similar signals. A sufficiently high detection threshold (i.e., 7!) was chosen such
that the totality of data from Q0 thru Q5 (end date 23 June 2010) provides an expectation of fewer than 1 false positive event due to statistical fluctuations over the ensemble of all stars for entire
mission duration. Similarly, systematic variations in the data have been interpreted in a conservative manner and only rarely should result in false positives. However, astrophysical phenomena that produce transit-like signals are common.

[Olweg]

Ну а я наконец добрался до статистики в "Characteristics of planetary candidates...". Получается, что результаты, собранные Кеплером, возможны при средней встречаемости планет у звёзд 34% (естественно, с учётом ограничения по периодами и по глубине транзита). Пока что подавляющее большинство кандидатов ограничено радиусом орбиты ~0.3 ае (период 2 месяца для жёлтого карлика), хотя в самой статье экстраполируют до 0.5 ае (125 д), но сейчас пожалуй такие оценки преждевременны (о чём сами авторы и пишут). По типам планет получается следующее распределение (до 0.5 ае, а в скобках - до 0.3 ае):

земли - у 6.1% (6.1%) звёзд
суперземли - 6.7% (6.7%)
нептуны - 17.2% (14.7%)
юпитеры - 4.1% (2.8%)
очень-большие-планеты - 0.2% (0.2%)

Однако непонятно, как учитывались многопланетные системы, в которых могут быть например и суперземли и нептуны одновременно. Странно также то, что данные в тексте отличаются от того, что приведено на графиках распределения по типам звёзд (там явно меньшие проценты).

Сравнивают с предсказаниями RV-методики: частоту суперземель оценивали в примерно 11%, а нептунов примерно в 6% для периодов <50 д (ну то есть практически для тех же, что и сейчас у Кеплера). Суперземель получилось несколько меньше, а нептунов - существенно больше, но тут важно иметь в виду, что доплеровская методика оперирует массами, а поскольку суперземли, как теперь выясняется, в большинстве своём фактически мининептуны с низкой плотностью, значительную долю доплеровских суперземель следует классифицировать по радиусу как нептуны. Например, у Кеплер-11 четыре планеты из пяти - суперземли по массе, но по радиусу суперземлёй является лишь одна из пяти!

[Olweg]

Да, согласен. Просто сам факт примечателен, регистрации такой небольшой долго-периодичной планеты по одному транзиту (глубиной около 500 ppm) и видимо последующее подтверждение.

Да, сигнал/шум у него 38, достаточно высокий, но может быть его обнаружили уже по двум транзитам? Где-то я видел упоминание этих одиночных транзитов, но не могу сейчас найти.

[Olweg]

Например, у Кеплер-11 четыре планеты из пяти - суперземли по массе, но по радиусу суперземлёй является лишь одна из пяти!

А Kepler-11 f - вообще даже не суперземля по массе (всего 2.3 M_З, меньше условного порога в 3 M_З), но по радиусу - нептун!

[vika vorobyeva]

Вообще, похоже, деление на планеты-гиганты (они же газовые гиганты), нептуны и земли надо проводить не по массе, а по химическому составу. Массовые диапазоны этих планет во многом перекрываются (так, HD 149026 b по массе газовый гигант, а по составу - массивный нептун, а HAT-P-18 b - наоборот). Я думаю, на границе нептуны/земли ситуация аналогичная.

[Borislаv]

Р<10 суток 3,66 радиуса Земли

Взял ради эксперимента только звезды с шумом меньше 40 ppm. В итоге 21 кандидатов против 586. Получился средний радиус кандидатов даже больше - 5,56 радиусов Земли. Значит видимо для периодов меньше 10 суток даже для слабых звезд достигнута чувствительность для обнаружения небольших планет.

Хм, а если у таких звезд (с шумом меньше 40 ppm) посчитать средний радиус кандидатов (их 49 - в 2.5 раза больше) с периодом 10 или больше суток, то получается 3,32 радиуса Земли. 

Можно еще посчитать на интервале от 10 до 50 суток и более 50 суток. Получилось 2,56 радиуса Земли (31 кандидат) и 4,62 радиуса Земли (18 кандидат).

[Olweg]

Вообще, похоже, деление на планеты-гиганты (они же газовые гиганты), нептуны и земли надо проводить не по массе, а по химическому составу.

Само собой разумеется, но пока что такая классификация, думаю, используется просто для удобства, чтобы не вводить дополнительные неудобоваримые термины типа "планеты малого, среднего, большого и очень большого радиуса".

[Olweg]

Очень интересная система KOI 270: две планеты с радиусами 0.9 и 1.0 земных на орбитах 0.1 и 0.2 ае соответственно. Звезда жёлтый карлик.

ЗЫ Исправил номер.

[Borislаv]

Очень интересная система KOI 207: две планеты с радиусами 0.9 и 1.0 земных на орбитах 0.1 и 0.2 ае соответственно. Звезда жёлтый карлик.

Опечатался - KOI 270. Внешняя планета как раз входит в примечательную "пару планет" на общей диаграмме с периодом в 30-40 дней и радиусом близким к земному.

[Olweg]

Да, для жизни они конечно мало подходят. Температурный режим Меркурия.