Текущий статус популяции небольших планет

[Borislаv]

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/
Достаточно небольшая презентация Женевской группы с конференции проходящей в эти дни, но в ней встречаются ранее не попадавшиеся мне факты. Т.е. факты изложенные в ней вполне подходят к понятию новости.

Особено интересен вот этот слайд

В нем детально расписано, как Женевская группа на Харспе получает частоту короткопериодичных суперземель и нептунов между 39 и 58%
Т.е. видимо больший сомнений в этой оценке для скептиков не остается.

Кроме того, в презентации есть еще несколько интересных слайдов


Распределение открытых небольших планет показывает четкое увеличение от 40 до 10 масс Земли.


Распределение открытых небольших короткопериодичных планет по периоду не показывает пика на 3 сутках, как для горячих юпитеров, что связывают с другим типом миграции такого типа планет в протопланетном диске.


Небольшие планеты находятся в мультипланетных системах с 50% вероятностью у красных карликов и 70% у желтых карликов. Кроме всего прочего для HD 219828 указано, что у системы обнаружен еще неопубликованный газовый гигант.
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+219828


Для небольших планет отсутствует корреляция от металличности звезд свойственная для газовых гигантов.

[Dayan]

Интересные данные, но возникает рад вопросов.
Правильно понимаю, что тут приводятся данные, включающие данные не только по транзитным планетам, а и по всем? Это же касается и оценки вероятности присутствия небольших планет в 70% из числа мультипланетных систем у жёлтых карликов?
По предврительному оценочному графику распределение открытых небольших короткопериодичных планет по периоду имеет пик на 10-30 сутках (даже до 60 суток) в отличие от рапределения короткопериодических гигантов, правильно?
Как считаешь, отсутствуе для небольших планет корреляции от металличности звезд, свойственная для газовых гигантов, даёт надежду наличия твёрдых планет у звёзд первых поколений?
И, на четвёртом графике имеется вопрос по поводу планет у GJ 436 - это про ту самую планету Спитцера? Если так, значит, возможно, женевская группа тоже рассматривает данный вопрос достаточно серьёзным.
Последнее: по поводу увеличения масс от 40 до 10 масс Земли мне не очень ясно - по сравнению с чем? Имеется ввиду, что частота таких планет больше, чем, скажем, планет с менее, сем 10 массами Земли?

[Borislаv]

Интересные данные, но возникает рад вопросов.

Фактически это первые статистические исследования небольших планет, значительная доля которых явно имеет плотность схожую с земной и твердую поверхность.

Правильно понимаю, что тут приводятся данные, включающие данные не только по транзитным планетам, а и по всем? Это же касается и оценки вероятности присутствия небольших планет в 70% из числа мультипланетных систем у жёлтых карликов?

Да это данные получены на спектрографе Харсп методом лучевых скоростей. С другой стороны у всех этих планет Спитцер будет планомерно искать транзиты в ближайший 1-2 года. Так что скоро эти оценки будут уже подтверждены на еще более высоком уровне.

По предврительному оценочному графику распределение открытых небольших короткопериодичных планет по периоду имеет пик на 10-30 сутках (даже до 60 суток) в отличие от рапределения короткопериодических гигантов, правильно?

Насчет пика 10-30 сутках это вероятно эффект наблюдательной селекции, т.к. эти периоды являются фактически пределом для обнаружения небольших планет методом лучевых скоростей на данное время. Из этого распределения пока можно лишь сказать, что у небольших планет нет пика на 3 сутках, как у горячих юпитерах, что авторы презентации объясняют другим типом миграции (в частности нет тормозящего эффекта, как у горячих юпитеров, что видимо приводит к падению значительной части таких планет на звезду при планетобразование)

Как считаешь, отсутствуе для небольших планет корреляции от металличности звезд, свойственная для газовых гигантов, даёт надежду наличия твёрдых планет у звёзд первых поколений?

100 процентной гарантии здесь нет. И у некоторых звезд с низкой металличностью до этого обнаруживали планеты-гиганты. Речь идет о некоторой вероятности. Вот для планет-гигантов выходит, что там формирование планет-гигантов маловероятно. А вот для небольших планет (с массой меньше 10 масс Земли) выходит, что формирование таких планет не имеет предпочтения к какой-то определенной металличности.

И, на четвёртом графике имеется вопрос по поводу планет у GJ 436 - это про ту самую планету Спитцера? Если так, значит, возможно, женевская группа тоже рассматривает данный вопрос достаточно серьёзным.

Насчет второй планеты там длинная история.
Вначале в системе был обнаружен долгопериодический тренд, который говорит о газовом гиганте на широкой орбите. Затем в 2008 году появилась статья, в которой говорилось о возможности планеты в 5 масс Земли. Но затем ее забрали обратно. Кроме того, внутренняя планета испытывает значительные колебания времени прохождения транзитов (до 7 минут за несколько недель). И наконец в сентябре-декабре появились отрывки, что транзит второй планеты все же обнаружен. Поэтому что они имеют ввиду по ?? понять сложно.

Последнее: по поводу увеличения масс от 40 до 10 масс Земли мне не очень ясно - по сравнению с чем? Имеется ввиду, что частота таких планет больше, чем, скажем, планет с менее, сем 10 массами Земли?

Т.е. планет с массой в 10 масс Земли обнаружено в несколько раз больше, чем планет с массой в 40 масс Земли. (смотри график -  по вертикали число открытых планет N, по горизонтали массы этих планет в массах Земли). Резкий обрыв при массах меньше 10 масс Земли это скорее эффект наблюдательной селекции (рекорды обнаружений лежат в пределах 2-4 масс Земли).
А так в общем и частота таких планет выходит гораздо больше, чем для газовых гигантов - где-то 40-60 процентов против 2-3 процентов для горячих юпитеров и сатурнов при похожих периодах.

Вообще при чтение статьи сложилось впечатление, что презентация датирована июлем 2009 года. Нет новых планет аннонсированных Калифорнийской группой в последние месяцы, вроде 61 Девы. Так что видимо есть большой потенциал для уточнения уже в этом году.

[Olweg]

Нет новых планет аннонсированных Калифорнийской группой в последние месяцы, вроде 61 Девы.

А она входит в выборку Харпса?

[Borislаv]

Там достаточно сложный вопрос получается насчет насколько полна современная выборка Харспа к суммарным выборкам уже опубликованных планет.

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/07.html
вот в этом слайде утверждается, что в GTO выборке включены звезды с уже известными планетами с CORALIE выборки.

И действительно в том же списке GTO в 451 звезду от мая 2009 года значатся 70 звезд с планетами
http://www.astro.up.pt/~sousasag/harps_gto_catalogue.html

К настоящему времени среди этих звезд ГТО выборки обнаружены планеты еще у 6 систем
http://exoplanet.eu/star.php?st=61+Vir
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+104067
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+1461
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+63765
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+85390
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+90156
Итого 76 звезд с планетами среди 451 звезды этого каталога

Хотя в официальных статьях по Харспу говорится об открытие всего лишь 12 систем в рамках GTO выборки.

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/13.html
В этом слайде вероятно обведенными зелеными треугольника выделены планеты открытые Харспом - их около 40-50. Причем они совершенно разных масс от суперземель до долгопериодичных юпитеров.

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/14.html
На этом слайде указано, что Харсп открыл лишь порядка 10-15 низко-массовых планет

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/19.html
В этом же слайде нужно обратить внимание на фразу "доля планет меньше 50 масс Земли", т.е. видимо все таки проводится анализ без газовых гигантов? Т.е. выходит что с 15 процентной долей газовых гигантов (из Ликской и ААТ выборки) доля планет у известных систем зашкаливает за 40%-60%+15%=55-75% ? Или же это опечатка?

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/21.html
На этом слайде нетрудо посчитать число планет с массой меньше в 50 масс Земли в 68. С массой меньше 10 масс Земли среди них 17, меньше 20 масс Земли 44 планеты.

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/22.html
В этом слайде я насчитал уже 76 планет позиционируемые, как низко-массовые.

Если просто взять в Энциклопедии все планеты, открытые методом лучевых скоростей меньше 50 масс Земли, то получается такой график

Повышение от 50 до 10 масс Земли видно достаточно четко. Итого 47 планет, что значительно меньше  чем в распределениях расматриваемых выше (по массе и периоду). Значит все таки большинство это еще неопубликованные планеты Харспа.

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/25.html
В слайде по металличности речь идет о 22 планетах с массой меньше 10 масс Земли и 79 планетах с массой меньше 20 масс Земли. Для сравнения в Энциклопедии есть на данный момент данные о 20 и 32 планетах с такой массой соответственно.

В общем странно конечно, что цифры совершенно разные в разных слайдах выходят (пересчитывал их по два раза для надежности), но в общем выходит, что действительно в этих графиках очень много неаннонсированных еще небольших планет.

Для сравнения приведу список низко-массовых планет со звездами не входящими в GTO список, но указаных в Энциклопедии и имеющих массу меньше 20 масс Земли
http://exoplanet.eu/star.php?st=Gl+581 (4 планеты)
http://exoplanet.eu/star.php?st=CoRoT-7 (2 планеты)
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+215497
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+1214
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+667C
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+433
http://exoplanet.eu/star.php?st=Gliese+876
http://exoplanet.eu/star.php?st=55+Cnc
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+285968
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+7924
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+674
http://exoplanet.eu/star.php?st=BD-082823
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+125595
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+190360
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+219828
http://exoplanet.eu/star.php?st=HD+125612
Т.е. порядка 2/3 планет с массой меньше 20 масс Земли сейчас указанных в Энциклопедии вообще не входят в каталог GTO! В основном конечно по причине отсутствия там красных карликов и ограничиности южным небом.

[Borislаv]

Попробовал провести аналогичную оценку частоты небольших планет у красных карликов.

http://www.eso.org/sci/observing/visas/gto/79/harps/3.txt
Вот в этом файле приведена первая сотня красных карликов, у которых на HARPS проводился поиск небольших планет.

Среди этих звезд есть 8 систем с известными сейчас планетами.

Gl176 V=9.98 1 планета 8.4 масс Земли 8.8 суток (2009)
Gl433 V=9.83 1 планета 6 масс Земли 7 суток (2009)
Gl581 V=10.5 4 планеты от 2 до 17 масс Земли от 3 до 67 суток (2005-2009)
Gl667C V=10.24 1 планета 5.7 масс Земли 7 суток (2009)
Gl674 V=9.37 1 планета 11.1 масс Земли 4.6 суток (2007)
Gl832 V=8.67 1 планета 0.6 масс Юпитера на 9.5 летней орбите (2008)
Gl876 V=10.17 3 планеты от 6 масс Земли до 2 масс Юпитера от 2 до 60 суток (1998-2005 годы)
Gl849 V=10.37 1 планета 0.8 масс Юпитера на 5.3 летней орбиты (2006 год)

Как видно все эти звезды имеют яркость больше V=11 что неудивительно, чем ярче звезда, тем короче экзпозиции для достижения нужной точности измерений лучевой скорости, тем больше замером можно получить и тем самым легче обнаружить планету.

Если среди первой сотни убрать все звезды, которые менее яркие, чем с V=11, то остается всего лишь 52 звезды.
Тем самым частота планет выходит, как 8/52=15%
Если же разделить системы на наличие газовых гигантов и суперземель и нептунов, то получается
для планет-гигантов 3/52=5%
для небольших планет 6/52=11%

Последняя оценка очень похожа, на оценку промелькнувшую в заявке на расширение первоначальной выборки на еще 250 М-карликов.

http://www.vt-2004.org/sci/observing/visas/lp/lpsummary/180.C-0886.html

Title: "New habitable planets around M dwarfs, and 1st radius measurement of a 1-30 MEath exoplanet"

Scientific program:
"With HARPS observations, we propose to detect:
− 20−30 new very-low mass planets (typically 4 − 16MEath),
− among which 2 − 3 habitable planets
− and at least one transit of a low-mass planet.
This goal will be achieved by observing 250 M dwarfs with high-frequency observations (one measurement per night during 10 nights). After each observing campaign of 10 nights, the few best candidates will be followed with HARPS during 10 more nights, to i) confirm the discoveries and ii) refine the ephemeris for a photometric transit search.
Such a major increase of the still small sample of very-low-mass planets and/or the first radius measurements of such objects will obviously put unprecedented constraints on our understanding of planetary structure and formation.
The observational effort described in the present proposal ask for half the time required to reach that goal (i.e. 80 nights a needed in total, and 40 nights are asked for P80 and P81)"

С другой стороны анализ сведений о количестве замеров на Харспе в архиве ESO для этих 52 М-карликов показывает, что оценка частоты небольших планет у красных карликов в 10% видимо значительно занижена.

Оказывается, что 24 М-карлика у которых нет опубликованных планет наблюдались на Харспе буквально в последний год, т.е. даже спустя 5 лет первоначальная выборка М-карликов на Харспе до конца толком не изучена.
У 10 звезд на данный момент число измерений вообще меньше минимального уровня в 10 замеров. Еще у 7 звезд число замеров находится между 10 и 15.

Если посмотреть число замеров у 8 систем с уже известными планетами, то минимальное значение для них составляет 49 замеров. Но и у еще 7 систем без известных опубликованных планет есть превышение по числу замеров для этого уровня, что вполне может говорить об новых обнаруженных планетных системах.

В итоге частота планет для красных карликов теоретически может достигать (8+7)/(52-10-7)=43%. Хотя видимо истина лежит между этими крайностями - 15 и 43%

[Borislаv]

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/
Достаточно небольшая презентация Женевской группы с конференции проходящей в эти дни, но в ней встречаются ранее не попадавшиеся мне факты. Т.е. факты изложенные в ней вполне подходят к понятию новости.

Особено интересен вот этот слайд

В нем детально расписано, как Женевская группа на Харспе получает частоту короткопериодичных суперземель и нептунов между 39 и 58%
Т.е. видимо больший сомнений в этой оценке для скептиков не остается.

Подумал еще над этим слайдом. Основная его неопределеность - это чему равно минимальное число замеров лучевой скорости, которое позволяет оценить есть ли в выборке планеты или нет.

http://www.astro.up.pt/~sousasag/harps_gto_catalogue.html
В официальном списке звезд GTO выборки хромосферной активности нет. Поэтому остается взять в этих 451 звезде первые 117 звезд с минимальным количеством замеров и 163 с максимальным. И итоге в первой выборке верхняя граница оказалось 6 замеров, во второй выборке нижняя граница 31 замер. Значит среднее число должно быть равно примерно 15-20 замеров. В общем результат похож на преведующие обзоры. Это еще раз говорит о том, как высока частота короткопериодичных небольших планет, раз при таком скромном числе замеров оценить ее между 39 и 58%. В общем места для точных аналогов Солнечной Системы остается гораздо меньше.

Попутно провел сверку двух вариантов числа замеров звезд GTO выборки на Харспе от сентября 2009 и февраля 2010 года.
Наиболее интересное при сравнение, это обнаружение резкой активизации мониторинга звезды 61 Девы на Харспе. За январь-февраль 2010 года было получено 80 новых спектров этой звезды, хотя до этого эту звезду последний раз на Харспе наблюдали в августе 2009 года. В итоге число замеров увечилось с 630 до 710 спектров. Вероятно это означает, что Женевская группа обнаружила новую (четвертую) планету в системе при сопоставление своих замеров и опубликованных замеров Калифорнийской группы при аннонсирование системы в середине декабря 2009 года. Хотя конечно неисключен и вариант простого уточнения параметров первых трех планет. 

Кроме звезд участвующих в программе поиска аналогов Земли также большие изменения в общем числе спектров Харспа (с сентября 2009 по февраль 2010 года) зафиксированы еще у следующих звезд:

+ 115 спектров Дзета2 Сетки
+ 125 спектров HD199288
+ 161 спектров HD209100
+ 194 спектров HD65907A
+ 209 спектров Эпсилон Эридана

Тем самым наличие планетных систем у этих звезд становится все более реальным. Кроме Эпсилон Эридана конечно, где видимо просто пытаются уточнить эксцентриситет уже опубликованного аналога Юпитера.

[Dayan]

Хм, интересные умозаключения - спасибо!

Это еще раз говорит о том, как высока частота короткопериодичных небольших планет, раз при таком скромном числе замеров оценить ее между 39 и 58%. В общем места для точных аналогов Солнечной Системы остается гораздо меньше.

Этот момент в твоём посте я не совсем понял. Под точным аналогом ты имеешь ввиду взаимную конфигурацию плюс расстояние от звезды планет с малой массой подобно планетам земной группы в Солнечной системе? Скорее всего это. Или просто наличие небольших планет в обитаемой зоне? Мне казалось, что всё-таки данных для широкой зоны обитания пока не хватает.

Вероятно это означает, что Женевская группа обнаружила новую (четвертую) планету в системе при сопоставление своих замеров и опубликованных замеров Калифорнийской группы при аннонсирование системы в середине декабря 2009 года. Хотя конечно неисключен и вариант простого уточнения параметров первых трех планет.

А может и то и другое. Сразу после открытия вроде предполагали, что место в обитаемой зоне звезды 61 Девы вполне вакантно, но я где-то (в одном препринте) прочитал, что очень маловероятно наличие небольшой планеты именно в обитаемой зоне из-за возмущающего действия трёх внутренних планет. Ты что-нибудь видел по данному вопросу. Как считаешь, насколько велики шансы?

+ 115 спектров Дзета2 Сетки

Дзета Сетки - это широкая двойная, компоненты которой напоминают Солнце или Альфу Центавра? Как забавно было бы найти у неё планеты!

[Kedr]

Дзета Сетки - это широкая двойная, компоненты которой напоминают Солнце или Альфу Центавра?

Да, только в этом случае одна звезда класса G4V, другая почти не отличается- G1V. 
Кроме того компоненты в этой системе расположены ближе- 7000 а.е., против 15000 а.е. у альфы и Проксимы Центавра.
Расстояние до системы 12 пк.

[Borislаv]

Этот момент в твоём посте я не совсем понял. Под точным аналогом ты имеешь ввиду взаимную конфигурацию плюс расстояние от звезды планет с малой массой подобно планетам земной группы в Солнечной системе? Скорее всего это.

Так и есть. В Солнечной Системе нет планет в несколько масс Земли внутри орбиты Меркурия. Поэтому из этого следует, что как минимум половина планетных систем выпадает из этого ряда. Конечно же насчет зон обитания ничего сказать нельзя, кроме того, что видимо интенсивный процесс миграции таких планет от периферии к очень близким орбитам к звезде может повлиять и на планетобразование в обитаемых зонах.

А может и то и другое. Сразу после открытия вроде предполагали, что место в обитаемой зоне звезды 61 Девы вполне вакантно, но я где-то (в одном препринте) прочитал, что очень маловероятно наличие небольшой планеты именно в обитаемой зоне из-за возмущающего действия трёх внутренних планет. Ты что-нибудь видел по данному вопросу. Как считаешь, насколько велики шансы?

В статье Калифорнийской группы от декабря 2009 года рассказывающей об открытие об этом и написано. Там говорят, что если к существующим 200 RV-замерам добавить еще 700, то можно получить ограничение в 2 массы Земли на обитаемую зону (с периодом в 300 суток).

Помозговал еще над выборкой Харспа. В принципе на возможность обнаружения планеты влияют три фактора:
- инструментальная точность спектрографа
- количество замеров на спектрографе
- хромосферный шум звезды, зависящий от спектрального типа и возраст звезды.
Теоретически по количеству замеров (интенсивности мониторинга) можно судить о возможности обнаружения планеты. А если какую то звезду очень много наблюдают без видимых причин ее уникальности, то подозрения на обнаружение у нее планетной системы сильно вырастают. По крайней мере, когда я впервые проанализировал выборку Харспа от сентября 2009 года, то сразу бросилось в глаза возможность наличия планетных систем у 61 Девы и HD1461. А спустя три месяца подозрения подтвердились действительным аннонсированием, причем совсем другой группой астрономов. 

Поэтому можно попробовать проанализировать по новой (используя данные уже от февраля 2010 года) доступную информацию о количестве полученных спектров на Харспе (как никак самый точный спектрограф в мире на сегодняшний день).

http://archive.eso.org/eso/eso_archive_main.html
Здесь публикуется информация по Харспу в рамках общей программы

http://archive.eso.org/wdb/wdb/eso/harps_gto/form
Здесь публикуется информацию по Харспу в рамках GTO программы. Это специальная программа, в рамках которой наблюдательное время получают разработчики инструмента. В случае Харспа это Женевская группа. Информацию по GTO программе выкладывают с лагом в 1 год, на данный момент ограничение на 1 апреля 2009 года.

Если из 450 звезд, являющимися основными для поиска небольших планет отобрать все для которых на Харспе получены больше 100 спектров, то останется 54 звезды:

7315 спектров (222 у.н.) Тау Кита астросейсмология + поиск аналогов Земли
2933 спектров (45 у.н.) 18 Скорпиона астросейсмология
2869 спектров (116 у.н.) Мю Жертвеника 4 планеты (2000-2006) + астросейсмология
2173 спектров (144 у.н.) 82 Эридана поиск аналогов Земли
1968 спектров (35 у.н.) HD17051 газовый гигант (1998) + астросейсмология
1944 спектров (77 у.н.) Дельта Павлина поиск аналогов Земли
1688 спектров (22 у.н.) HD19994 астросейсмология
1276 спектров (94 у.н.) HD1581 (Дзета Тукана) поиск аналогов Земли
922 спектров (21 у.н.) HD199288 астросейсмология и глубокий поиск горячих нептунов у металл-бедных звезд
732 спектров (57 у.н.) Эпсилон Эридана молодая звезда с аналогом Юпитера
710 спектров (109 у.н.) 61 Девы три суперземли (2009 год)
658 спектров (80 у.н.) Дельта Эридана (Рана) поиск долгопериодичных планет
649 спектров (218 у.н.) HD69830 три нептуна (2006 год)
616 спектров (121 у.н.) HD114613 поиск долгопериодичных планет
609 спектров (75 у.н.) Эпсилон Индейца астросейсмология + поиск долгопериодичных планет
558 спектров (78 у.н.) HD192310 поиск аналогов Земли
502 спектров (101 у.н.) HD59468 поиск суперземель
457 спектров (72 у.н.) HD102365 поиск долгопериодичных планет
435 спектров (101 у.н.) HD207129 поиск долгопериодичных планет
408 спектров (58 у.н.) HD26965A поиск долгопериодичных планет и суперземель
404 спектров (66 у.н.) HD72673 поиск суперземель
378 спектров (99 у.н.) HD189567 поиск суперземель
374 спектров (163 у.н.) HD40307 три суперземли (2008 год)
342 спектров (88 у.н.) HD4308 суперземля в 14 масс Земли (2005 год)
297 спектров (69 у.н.) HD136352 (ню2 Волка) поиск суперземель
273 спектров (61 у.н.) HD20807 (Дзета2 Сетки) поиск долгопериодичных планет и суперземель
270 спектров (125 у.н.) HD1461 суперземля плюс две неподтвержденные планеты (2009 год)
237 спектров (62 у.н.) HD36003 большинство замеров до 2007 года
224 спектров (42 у.н.) HD65907A поиск аналогов Земли
222 спектров (178 у.н.) HD10180 поиск суперземель
201 спектров (77 у.н.) HD134060 поиск суперземель
187 спектров (78 у.н.) HD215456 поиск суперземель
187 спектров (95 у.н.) HD85512 поиск аналогов Земли
184 спектров (66 у.н.) HD223171
184 спектров (57 у.н.) HD82943 два гиганта в резонансе (2000) + астросейсмология
179 спектров (73 у.н.) HD211038
172 спектров (65 у.н.) HD16417 горячий нептун (2009 год, ААТ)
171 спектров (73 у.н.) HD95456 поиск суперземель
158 спектров (147 у.н.) HD181433 суперземля и два гиганта (2008)
150 спектров (48 у.н.) HD109200 поиск аналогов Земли
146 спектров (9 у.н.) HD144585
137 спектров (76 у.н.) HD96700 поиск суперземель
133 спектров (56 у.н.) HD11964A поиск суперземель (система значится планетной в каталоге GTO)
125 спектров (30 у.н.) HD10647 долгопериодичный гигант (2003)
124 спектров (118 у.н.) HD215152 поиск суперземель
119 спектров (111 у.н.) HD31527 поиск суперземель
118 спектров (56 у.н.) HD154577 поиск аналогов Земли
115 спектров (60 у.н.) HD68978A поиск суперземель
115 спектров (19 у.н.) HD168871 поиск аналогов Земли
110 спектров (87 у.н.) HD47186 суперземля и долгопериодичный гигант (2008)
110 спектров (48 у.н.) HD109200 поиск аналогов Земли
109 спектров (13 у.н.) HD216435 гигант (2002) + астросейсмология
105 спектров (39 у.н.) HD162396 калибровка?
101 спектров (28 у.н.) HD39091 долгопериодичный гигант (2001)

Как видно из списка у части из них уже открыты планеты, в скобках я указываю год открытия. Параметр "у.н." означает количество уникальных ночей, в рамках которого на Харспе получали спектры этой звезды. Это важно, так как Женевская группа использует метод усреднения спектров за каждую ночь для получения сверхточных замеров с субметровой точностью. Более того в программе поиска аналогов Земли используется метод усреднения значений лучевой скорости за 10 последовательных ночей, что теоретически позволяет получать точность измерения в 0.1 метр в секунду.
Из списка получается, что для той же 61 Девы с точки зрения параметра "у.н." получено достаточно мало замеров. Возможно с этим и связана задержка с публикацией своих результатов после аннонса Калифорнийской группы. Для большей наглядности привожу список вероятных планетных систем (официальных планет у них не известно) рассортировав их по "у.н."

178 у.н. 222 спектров HD10180 поиск суперземель (26.11.2009)
121 у.н 616 спектров HD114613 поиск долгопериодичных планет и GTO (14.04.2008)
118 у.н. 124 спектров HD215152 поиск суперземель (01.12.2009)
111 у.н. 119 спектров HD31527 поиск суперземель (21.02.2010)
101 у.н. 502 спектров HD59468 поиск суперземель (19.02.2010)
101 у.н. 435 спектров HD207129 поиск долгопериодичных планет и GTO (31.07.2008)
99 у.н. 378 спектров HD189567 поиск суперземель (08.11.2009)
80 у.н. 658 спектров Дельта Эридана (Рана) поиск долгопериодичных планет и GTO (10.11.2008)
78 у.н. 187 спектров HD215456 поиск суперземель (24.11.2009)
77 у.н. 201 спектров HD134060 поиск суперземель (17.02.2010)
76 у.н. 201 спектров HD96700 поиск суперземель (11.02.2010)
73 у.н. 179 спектров HD211038 GTO (10.11.2008)
73 у.н. 171 спектров HD95456 поиск суперземель (21.02.2010)
72 у.н. 457 спектров HD102365 поиск долгопериодичных планет и GTO (19.02.2008)
69 у.н. 297 спектров HD136352 (ню2 Волка) поиск суперземель (16.02.2010)
66 у.н. 184 спектров HD223171 GTO (30.08.2008)
66 у.н. 404 спектров HD72673 поиск суперземель (18.02.2010)
62 у.н. 237 спектров HD36003 GTO (16.01.2008)
61 у.н. 273 спектров HD20807 (Дзета2 Сетки) поиск долгопериодичных планет и суперземель (21.02.2010)
60 у.н. 115 спектров HD68978A поиск суперземель (15.02.2010)
58 у.н. 408 спектров HD26965A поиск долгопериодичных планет и суперземель (23.08.2009)
56 у.н. 133 спектров HD11964A поиск суперземель (система значится планетной в каталоге GTO) (25.11.2009)

В скобках я привожу дату последнего доступного наблюдения звезды. Как видно из списка лидирует с большим отрывом малоизвестная звезда 7 звездной величины HD10180 в 40 парсеках. Это вероятно говорит об ее исключительной значимости. Сразу приходит мысль, что это и есть таинственная пятипланетная система, о которой впервые вскольз заявили на конфернции в августе 2009 года в Рио-де-Жанейро.
http://www.economist.com/sciencetechnology/displaystory.cfm?story_id=14209646
Напомню, что журналист даже привел параметры планет: 11, 14, 26, 27 и 76 масс Земли. Слабо верится, что эту систем открыл Корот, а не Харсп.

С другой стороны совершено неожиданно эта система всплыла и в презентации, с которой и началась эта тема.
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/18.gif
На этом слайде видны смутные очертания неопубликованных планет Женевской группы. Однако, если скачать оригинал презентации в высоком разрешение
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/pdf/Udry_ExoPlanets_KITP.pdf
то на 18 странице под увеличением четко видно, что у 4 карточек заголовки "5 планет".

Взяв один из графиков я насчитал на графике около 131 RV-замера. Это хорошо совпадает со значением "у.н." HD10180 на июль 2009 года, которой предположительно датирована эта презентация. Хотя конечно с другой стороны на других графиках этой же страницы вне пятипланетной системы тоже кажется есть не меньшее число RV-замеров. Но без терпиливого подсчета сказать сложно. Постараюсь в ближайшие дни лучше прояснить это вопрос. 

P.S. Как-то сразу не вспомнил, но ведь именно HD10180 стала первой и единственной неопубликованной планетной системой у которой Спитцер начал поиск транзитов.

http://ssc.spitzer.caltech.edu/warmmission/scheduling/observinglogs/plan/alltogether.txt

HD10180       1:37:53.58  -60:30:41.50  Gillon   SPITZERT 60027 iracmapp   619.91   2010-01-16 04:03:51.8     38139392  ws-transit_4

Т.е. наблюдения были проведены 16 января 2010 года, около месяца тому назад.

По ходу это действительно самая хорошо изученная планетная система, из неопубликованных Женевской группой на Харспе.

[Borislаv]

С другой стороны совершено неожиданно эта система всплыла и в презентации, с которой и началась эта тема.
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/18.gif
На этом слайде видны смутные очертания неопубликованных планет Женевской группы. Однако, если скачать оригинал презентации в высоком разрешение
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/pdf/Udry_ExoPlanets_KITP.pdf
то на 18 странице под увеличением четко видно, что у 4 карточек заголовки "5 планет".

Занятно, но самый нижний график сюдя по всему дает самый значительный довод, что HD10180 и есть искомая пятипланетная система.
Вот этот график крупным планом.


На графике явствено изображено решение самой внешней планеты. Она имеет настолько большой период, что хорошо видна сезоность многолетних наблюдений Харспа. Период планеты из полуамлитуды (4 м/c) и массы (74 массы Земли) как раз и выходит примерно равным порядка 6 лет.
И наконец на графике есть особенность - одиночный замер с большой погрешностью и значительным удалением от всех остальных. При сопоставление базы известных замеров Харспа он действительно обнаруживается! Он был самый первый от ноября 2003 года. Затем сравнивая остальные наблюдательные блоки, также наблюдается высокое сходство с графиком: август-декабрь 2004, июль 2005 - январь 2006, июль - сентябрь 2006 (в этом месте действительно наблюдается самое минимальное количество замеров - в пределах десятка), ноябрь 2006 - январь 2007, август - октябрь 2007 и наконец июль 2008 - январь 2009 (самый плодовитый наблюдательный блок). На графике не указано, но из базы известно, что новый блок был проведен в июле - ноябре 2009 года. Вероятно он закрыл последний промежуток для окончательного ограничения орбиты внешней планеты. В связи с этим теоретически аннонсирование второй пятипланетной системы после 55 Рака должно состоятся в ближайшие месяцы.

Для большей убедительности поискал в первой десятке наиболее часто наблюдаемых систем подобный одиночный замер. Ничего похожего не нашел. В основном встречается несколько подобных калибровочных замеров.

[Dayan]

Спасибо Борислав за подробный анализ! (поражаюсь твоей способности практически из ничего выуживать столько информации, да ещё с прогнозом, как правило, в самую точку!)
Мне тут стало немного интересно, что же из себя представляет сама звезда HD 10180. Вот, что я нашёл (в основном из Редшифта и Simbad-а): HD 10180 (или HIP 7599) находится в северной части созвездия Южной Гидры (Hydrus), имеет спектральный класс G1 V и видимую звёздную величину V=+7.33 m. Расстояние до неё 39.39 пк (или 128.46 световых лет), что приводит к светимости, равной 1.55 светимости Солнца (абсолютная величина +4.35 m). Согласно статье "The Abundance Distribution of Stars with Planets" (BOND J.C.; TINNEY C.G.; BUTLER R.P.; JONES H.R.A.; MARCY G.W.; PENNY A.J.; CARTER B.D.) от 14 февраля 2006г, звезда имеет металличность, довольно близкую к солнечной [Fe/H]=0.07 (т.е. 117.5%), эффективную температуру поверхности T_eff=5807±94K, Log g=4.29±0.21. К сожалению, возраст найти не удалось.

[T.T.T.]

Вот здесь есть и про возраст и про массу. Звездочка достаточно зрелая и меня несколько смущает заметная разница в радиусах при незначительной разнице в массе. Может она уже начинает сходить с главной последовательности?

P.S.Отдельная благодарность Бориславу - хорошую работу проделал!

[Borislаv]

Да особо не за что меня хвалить, я лишь попытался сделать анализ доступной информации на предмет наличия неопубликованных планет. А то что-то пока открытий мало в последние месяцы публикуют. Потом мне лично далеко еще до того же Имхотепа с форума НК, который раскопал задолго до официальных сообщений об Фомальгауте, планетах Корот-7 и Глизе 1214. Он был всегда для меня примером, как из неполной информации по экзопланетам можно получить целостную картину....

Насчет HD10180 конечно косвенных признаков много, но пока все они косвенные к сожалению. Так что 100% гарантии нет, хотя вероятность высока.

А так красивая система получается. Сюдя из последнего графика все 5 планет создают колебания лучевой скорости полуамлитудой всего лишь 2-4 метров в секунду! Этакая гармония.

Для сравнения, как выглядит первая пятипланетная система у 55 Рака.


Как видно колебания лучевой скорости составляют сотни метров в секунду! Хотя конечно там основной вклад вносила массивная планета в 4 массы Юпитера на внешней орбите.

Кстати никто не в курсе, как работать с встроенной мультимедией в pdf-файлах?

http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/pdf/Udry_ExoPlanets_KITP.pdf (10 мегабайт)
На 9-странице презентации с которой и началась эта тема есть встроенный мультимедийных ролик, в котором ссыпятся неопубликованные планеты Харспа. Не знаете, как можно по странично извлечь все карточки из встроенного ролика? А то на данный момент мне удается просмативать только верхнюю часть стопки карточек, а вот нижние закрыты верхними. Может среди них тоже есть какие-нибудь интересные системы?

[Foma]

Кстати никто не в курсе, как работать с встроенной мультимедией в pdf-файлах?
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/pdf/Udry_ExoPlanets_KITP.pdf (10 мегабайт)

В файле нет анимации, не путайте с медленной прорисовкой на слабом компьютере. Картинки можно разобрать  pdf-редактором, там 46 карточек, в том числе 8 с одинаковой пометкой "5 planets", но ни одной  про 3,4 или 6 планет. Разумеется это не более чем остаток шаблона, по которому создавались рисунки, совпадения с реальными многопланетными решениями необязательны. Это иллюстрации, несколько эксцентричных планет, несколько гигантов с RVmax=20 м/с, несколько плохоизмеренных случаев. Скачать полностью.

[Dayan]

Вот здесь есть и про возраст и про массу. Звездочка достаточно зрелая и меня несколько смущает заметная разница в радиусах при незначительной разнице в массе. Может она уже начинает сходить с главной последовательности?

Спасибо! Значит HD 10180 имеет возраст 6.44^-1.4_+1.32 млрд лет, массу 1.062^-0.024_+0.027 массы Солнца. Хм, по-моему, радиус в 1.2 радиуса Солнца - норма для звезды с массой на 6-7% больше солнечной и возрастом в 6-7 млрд лет. Примерно аналогичная звезда - Альфа Центавра А, которая имеет радиус 1.23 радиуса Солнца при светимости 1.52 и массе 1.11 солнечной. Думаю, эти звёзды, хоть и старше нашего Солнца на 1-2 миллиарда лет, но будут находиться на ГП ещё довольно долго (пару миллиардов лет, а затем стадия субгиганта).

[Borislаv]

Кстати никто не в курсе, как работать с встроенной мультимедией в pdf-файлах?
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/pdf/Udry_ExoPlanets_KITP.pdf (10 мегабайт)

В файле нет анимации, не путайте с медленной прорисовкой на слабом компьютере. Картинки можно разобрать  pdf-редактором, там 46 карточек, в том числе 8 с одинаковой пометкой "5 planets", но ни одной  про 3,4 или 6 планет. Разумеется это не более чем остаток шаблона, по которому создавались рисунки, совпадения с реальными многопланетными решениями необязательны. Это иллюстрации, несколько эксцентричных планет, несколько гигантов с RVmax=20 м/с, несколько плохоизмеренных случаев. Скачать полностью.

Спасибо теперь разобрался, как из них извлекать отдельные карточки. Правда еще пробовал PdfGrabber для конвертации в *.ppt файл, а в нем уже есть возможность редактирования отдельных слайдов.

Да действительно карточек с надписями "5 планет" там целых 8. Но при детальном сравнение, оказывается, что 3 и 2 из них совершенно одинаковые между собой. В общем итоге получается, что среди карточек с надписью "5 планет" как раз ровно 5 не похожих друг на друга карточки.
http://img.pixs.ru/storage/4/6/9/5planet3ms_4423548_485469.gif
http://img.pixs.ru/storage/4/7/0/5planet4ms_1478623_485470.gif
http://img.pixs.ru/storage/4/7/1/5planet4ms_4301779_485471.gif
http://img.pixs.ru/storage/4/7/2/5planet5ms_3757082_485472.gif
http://img.pixs.ru/storage/4/7/3/5planetvne_4101210_485473.gif
Первая из ссылок видимо показывает вторую планету от края, так как на графике фазы наблюдается значительные промежутки и неоднородности, видимо говорящие о значительно меньшем количестве наблюдашихся периодов по сравнению с тремя оставшимися, где наблюдается равномерный охват. Кстати отмечу, что у этой карточки еще есть и минимальная полуамлитуда из всех - около 3 m/s. И это вполне логично из известной последовательности масс  11, 14, 26, 27 и 76 масс Земли. Т.е. из-за того, что массы третьей и четвертой планет почти одиноковы, полуамлитуда четвертой значительно ниже.

Хотя конечно факт наличия целых трех лишних дублирующих карточек заставляет сомневатся в достоверности источника. С другой стороны такой ценной презентации давно не было, поэтому подумать над этими неопубликованными планетами достаточно интересно.

При первом просмотре остальных карточек больше всего заинтересовали планеты с минимальной полуамлитудой сигнала.
Наиболее впечатляющая по этому критерию вот эта карточка
http://img.pixs.ru/storage/4/7/7/16RV15msgi_8859369_485477.gif

Всего 16 замеров, а полуамлитуда сигнала значительно ниже 2 метров в секунду, что возможно ниже текущего рекорда у четвертой планеты у Глизе581е - 1.85(0.23) м/c.

С другой стороны эта система возможно является двухпланетной. Ровно такое же число замеров имеет и другая карточка.
http://img.pixs.ru/storage/4/7/8/16RV7msgif_5078886_485478.gif

Также на обоих наблюдается характерная особенность - 2 замера со значительно большей погрешностью измерения. Так что они вероятно рассказывают об одной двухпланетной системе. Вторая карточка весьма похожа на долгопериодичную планету (хотя по таком небольшому числу замеров сказать трудно).

[Borislаv]

http://arxiv.org/abs/1003.1368
Прочитав очередную статью о числе аналогов Земли в Галактике, использующую по прежнему теоретическую модель планетобразования от 2005 года (Lin и Ida, частота аналогов Земли в 10%) захотелось тоже подумать по этой теме используя наблюдательные данные из первого поста.

Распределение по массе из графика:
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/21.jpg
40-50 масс Земли - 3 (5% от общего числа)
30-40 масс Земли - 5 (8% от общего числа)
20-30 масс Земли - 16 (24% от общего числа)
10-20 масс Земли - 27 (41% от общего числа)
0-10 масс Земли - 14 (21% от общего числа)

Распределение по периоду (десятичный логарифм периодов в сутках) из графика:
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets10/udry/oh/22.jpg
0.2-0.4 - 3 (4% от общего числа) 1.5-2.5 суток
0.4-0.6 - 5 (7% от общего числа) 2.5-4 суток
0.6-0.8 - 4 (5% от общего числа) 4-6 суток
0.8-1.0 - 8 (10% от общего числа) 6-10 суток
1.0-1.2 - 12 (16% от общего числа) 10-16 суток
1.2-1.4 - 14 (19% от общего числа) 16-25 суток
1.4-1.6 - 11 (14% от общего числа) 25-40 суток
1.6-1.8 - 13 (17% от общего числа) 40-65 суток
1.8-2.0 - 3 (4% от общего числа) 65-100 суток
2.0-2.2 - 3 (4 от общего числа) 100-160 суток

Зона обитания у KG-карликов в 200-500 суток переписывается в 2.3-2.7 десятичного логарифма

Напомню, что указанные системы имеют встречаемость у желтых карликов в 40% (консервативная оценка).

Апроксимировав первое распределение на промежуток 0-10 масс Земли (не рассматривая наблюдательные данные на этом промежутке из-за текущей трудности обнаружения) можно получить, что короткопериодичные планеты массой в 0-10 масс Земли могут быть у порядка 30% звезд.

Из второго распределения можно суммировать
1-10 суток (26% от общего числа) 10% звездная частота
10-50 суток (74% от общего числа) 30% звездная частота
если апроксимировать дальше, то
50-250 суток ... 90% звездная частота

С другой стороны, чем дольше период обращения, тем сложнее обнаружить планету одной и той же массы. Значит 90% частоту можно смело умножить в 2-3 раза, т.е. у одной звезды в этом промежутке сразу несколько планет. Это кстати похоже на правду, выше уже получено, что доля многопланетных систем среди известных суперземель и нептунов достигает 70%.

Ширина зоны обитания на примере Солнечной системы может достигать 1 года (т.е. периода аналога Земли - пространство между орбитами Венеры и Марса). Конечно есть неопределеность с эксцентриситетами, но в общем из этих двух линейных апроксимаций выходит, что в зону обитания практически у каждой звезды должна попадать, как минимум одна планета, массой в несколько масс Земли.

[Borislаv]

С другой стороны, чем дольше период обращения, тем сложнее обнаружить планету одной и той же массы.

Так как информации о точном распределение периодов и масс неопубликованных планет Харспа нет, решил посмотреть эту зависимость на примере опубликованных планет такого типа (с массой меньше 50 масс Земли) из Энциклопедии. Хотя очевидно опубликованных планет примерно в 2-3 раза меньше чем неопубликованных Харспа, да и выборка не такая однородная (есть несколько планет открытых транзитными обзорами).

Получилась такая картина.



Красным цветом даны данные для красных карликов, желтым для желтых соотвественно. Как видно действительно суперземель (планет легче 10 масс Земли) с периодом больше 10 суток известно гораздо меньше, чем с периодом меньше 10 суток. И только начиная с 30 масс Земли число долгопериодичных планет (с периодом больше 10 суток) становится значительно больше, чем короткопериодичных (меньше 10 суток).

Можно даже распределить все эти долгопериодичные планеты (с периодом больше 10 суток) на 2 категории:
1) находящиеся в многопланетных системах: Глизе 581, HD40307, HD69830, 61 Девы, 55 Рака.
2) в однопланетных системах:
HD4308 (13 масс Земли, 16 суток)
HD90156 (18 масс Земли, 50 суток)
HD16417 (22 масс Земли, 17 суток)
HD179079 (25 масс Земли, 15 суток)
HD103197 (32 масс Земли, 48 суток)
HD99492  (35 масс Земли, 17 суток)
HD11964 (35 масс Земли, 38 суток)
HD85390 (45 масс Земли, 780 суток)

Как видно, во второй категории нет пока ни одной известной суперземли (т.е. с массой меньше 10 масс Земли). С одной стороны это может говорить о наблюдательной селекции (многопланетные системы мониторят лучше), с другой, что для суперземель очень высока доля многопланетности по сравнению с более массивными планетами вроде нептун-массовых.

Кроме того из таблиц также четко видно существование т.н. "пустыни субсатурнов", области в 40-50 масс Земли, где наблюдается очень мало планет. Вероятно это связанно с разным происхождением горячих суперземель (нептунов) с газовыми гигантами.

[Borislаv]

С другой стороны анализ сведений о количестве замеров на Харспе в архиве ESO для этих 52 М-карликов показывает, что оценка частоты небольших планет у красных карликов в 10% видимо значительно занижена.

Оказывается, что 24 М-карлика у которых нет опубликованных планет наблюдались на Харспе буквально в последний год, т.е. даже спустя 5 лет первоначальная выборка М-карликов на Харспе до конца толком не изучена.
У 10 звезд на данный момент число измерений вообще меньше минимального уровня в 10 замеров. Еще у 7 звезд число замеров находится между 10 и 15.

Если посмотреть число замеров у 8 систем с уже известными планетами, то минимальное значение для них составляет 49 замеров. Но и у еще 7 систем без известных опубликованных планет есть превышение по числу замеров для этого уровня, что вполне может говорить об новых обнаруженных планетных системах.

В итоге частота планет для красных карликов теоретически может достигать (8+7)/(52-10-7)=43%. Хотя видимо истина лежит между этими крайностями - 15 и 43%

Похоже подтверждается. В новом докладе по Харспу говорится о значительно более высокой оценке для красных карликов.
http://online.kitp.ucsb.edu/online/exoplanets_c10/mayor/pdf/Mayor_ExoPlanetsConf_KITP.pdf

super-Earth are common (>30%)

Кроме того в этой презентации подробно сравниваются еще и эксцентриситеты орбит и резонансы между небольшими планетами и газовыми гигантами.





Как видно для небольших планет характерны небольшие эксцентриситеты и отсутствие четных резонансов.