Открытия новых экзопланет

[vika vorobyeva]

Группа Марси (Marcy) заявила об открытии еще 5 экзопланет. Три из этих планет находятся на расстоянии около 1 а.е. от звезды (т.е. это не "горячие юпитеры", а скорее, "водные гиганты").
Подробности:

1. Имя планеты HD 45350 b.
M*sin I = 0,98 M. Среднее расстояние 1,77 а.е. Орбитальный период 890.76 ± 37.42 дней, эксцентриситет 0.78 ± 0.09 (!)
Подробности тут: http://www.obspm.fr/encycl/HD45350.html

2. Имя планеты HD 99492 b.
M*sin I = 0,122 M. Среднее расстояние 0,119 а.е. Орбитальный период 17.038 ± 0.00536 дней, эксцентриситет 0.05 ± 0.12 ("горячий Нептун" или "горячий Сатурн" в зависимости от величины i)
Подробности тут: http://www.obspm.fr/encycl/HD99492.html

3. Имя планеты HD 117207 b.
M*sin I = 2,06 M. Среднее расстояние 3.78 а.е. Орбитальный период 2627.08 ± 63.51 дней, эксцентриситет 0.16 ± 0.05.
Подробности тут: http://www.obspm.fr/encycl/HD117207.html

4. Имя планеты HD 183263 b.
M*sin I = 3.69 M. Среднее расстояние 1.52 а.е. Орбитальный период 634.23 дней, эксцентриситет 0.38 ± 0.03.
Подробности тут: http://www.obspm.fr/encycl/HD183263.html

5. Имя планеты HD 188015 b.
M*sin I = 1.26 M. Среднее расстояние 1.19 а.е. Орбитальный период 456.46 дней, эксцентриситет 0.15 ± 0.09.
Подробности тут: http://www.obspm.fr/encycl/HD188015.html
Последняя планета особенно интересна: ее орбита проходит почти по середине обитаемой зоны. Если у нее есть крупный спутник с массой больше массы Марса (что вполне возможно), этот спутник вполне может быть обитаемым.
Звезда HD 188015 имеет спектральный класс G5IV, расстояние до нее 52.6 пс.

[Olweg]

У HD 99492 есть еще более человеческое название - 83 Льва B (второй компонент двойной системы).

Вообще, заметно, что начали появляться некие смутные аналоги Юпитера (HD 117207b, HD 188015 b), правда, все-таки с большими эксцентриситетами. Интересно, является ли круговая орбита Юпитера редким явлением или пока еще просто не дошли до нужных периодов?

[Karen]

Интересно, является ли круговая орбита Юпитера редким явлением или пока еще просто не дошли до нужных периодов?

Вероятно второе положение. Легче обнаруживать планету близко от звезды из-за своего большего гравитационного эффекта на звезду. Астрономы ещё не знают если горячие Юпитеры в экцентрических орбитах--правила или исключение из правилы.

[bob]

Рискну предположить, что круговые орбиты преобладают в планетных системах средней массы. В массивных кратных системах, которые только мы и можем сейчас видеть, на месте планетной группы образуется единый коричневый карлик с вытянутой эллиптической орбитой.

[Encycler]

Когда найдут планеты в системе Альфы Центавра - позовете...

[Emil]

Позвольте-ка мне здесь немного пофлудить… 
Обновление базы данных экзопланет дало хороший повод поупражняться в стат. анализе, да ещё и на таком интересном материале. Для построения распределений характеристик планет понадобилось выбрать некий базовый параметр Х, в приведении к которому планеты были бы подобны. Необходимость эта диктуется тем обстоятельством, что родительские звёзды планетных систем отличают друг от друга по массе, кроме того их масса в большинстве случаев может быть определена лишь косвенным путем и, соответственно, приблизительно. Поэтому в качестве такого параметра был выбран период обращения планеты вокруг звезды, который замеряется напрямую с большой точностью и представляет собой функцию как большой полуоси орбиты планеты, так и массы звезды. Квадрат периода обращения пропорционален кубу полуоси орбиты и обратно пропорционален массе звезды. Для удобства параметр был представлен в виде десятичного логарифма от величины  периода, замеренного в земных сутках.
В качестве базы данных использовалась страничка http://www.obspm.fr/encycl/cat1.html, где приведены характеристики 148-ми планет. Три из них были отброшены по причине ненадёжности данных. В первую очередь это последняя планета в приведённой таблице – спутник коричневого карлика, о которой можно судить лишь по её фотографии, а так же эпсилон Эридана С и OGLE-235/MOA-53, чьи периоды неопределены. Интегральный «портрет» этой выборки таков: средняя масса планеты – 2,85 масс Юпитера, средний период обращения – 651 день, среднее удлинение орбиты – 0,28.
Первое из полученных распределений представлено на рисунке внизу. Оно представляет собой статистику базового параметра – логарифма периода обращения. Распределение было аппроксимировано полиноминальной кривой по методу наименьших квадратов (красная линия).
Очевидно отклонение от равномерности. Зависимость выглядит квазипериодической с двумя ярко выраженными максимумами. Первый из них располагается вблизи значения Х=0,6 (четверо суток). Второй, вероятно, имеет искусственную природу по причине ограничений наблюдательной техники и соответствует Х=3,2 (более четырёх лет). Интересно заметить, что прежний анализ, проведённый мною на материале пятидесяти планет давал аналогичное распределение, с более заметным минимумом между двумя горбами.
Подобная двухгорбая структура распределения может указывать на существование двух различных классов объектов, каждый со своей историей происхождения и своими кинематическими характеристиками; «горячих юпитеров» и обычных планет. Вероятно, представители этих классов пересекаются на графике в районе значений Х от 1,0 до 1,5 (10 суток – месяц), что сглаживает минимум.

[Emil]

Вообще, заметно, что начали появляться некие смутные аналоги Юпитера (HD 117207b, HD 188015 b), правда, все-таки с большими эксцентриситетами. Интересно, является ли круговая орбита Юпитера редким явлением или пока еще просто не дошли до нужных периодов?

Следующий график показывает распределение эксцентриситета орбит в зависимости от параметра Х. Красной линией показан аппроксимирующий полином. На графике так же указано расположение планет Солнечной системы, которые сами в статистике не участвовали и приведены лишь для наглядности. Видно уменьшение удлинения орбиты по мере уменьшения периода обращения, что может быть объяснено увеличением приливного трения. Начиная с величин Х=1,75 (около двух месяцев) распределение эксцентриситета более не зависит от периода обращения и имеет среднюю величину 0,3-0,4. Похоже на то, что и здесь проявляется наличие двух разных классов планет.

[Emil]

Последний график касается самих планет, а не их орбит, это распределение массы. Красной линией, как и прежде, дана аппроксимирующая кривая. Функцией, давшей наилучшую сходимость по методу наименьших квадратов, оказалась экспонента. Учитывая зависимость периода от величины полуоси орбиты, можно прийти к выводу, что масса планеты растёт чуть сильнее, чем большая полуось. Такая зависимость представляется разумной, если предположить плотность протопланетного облака близкой к постоянной.

[Emil]

В заключение хотелось бы отметить, что наблюдаемые планетные системы радикально непохожи на Солнечную. Наиболее выдающиеся особенности нашей планетной системы, отличающие её от других:

1)обеднённость веществом внутренних частей планетной системы,
2)малое удлинение орбит планет.

Что касается внешних частей планетной системы (Х>3,5), то здесь сказать пока нечего по причине отсутствия наблюдательных данных.
Причина аномальности Солнечной системы к настоящему времени не установлена. Можно предположить, что обеднённость проистекает прежде всего из недостатка газовой компоненты во внутренних частях системы (до орбиты Юпитера). Вероятно, во внешних частях так же недостает газов (Н и Не, в первую очередь). На недостаток газовой компоненты указывает обеднённость атмосфер солнечных планет земной группы инертными газами, концентрация этих элементов в них существенно ниже космической распространённости.

ЗЫ. А флудить форум не даёт. 

[Olweg]

Очень инересный первый график! Сразу видно отличие горячих юпитеров от прочих объектов. На втором этот тип планет тоже заметно выделяется.
Объяснить круговые орбиты горячих юпитеров просто - их "выглаживают" приливные силы звезды. Сложнее с долгопериодичными планетами. Складывается впечатление (возможно, ложное), что в диапазоне периодов от месяца до примерно года средний эксцентриситет очень высок. Круговые орбиты в этом регионе - большая редкость. Проведу, пожалуй, собственное статистическое исследование.
Итак, для периодов до 1 месяца средний эксцентриситет 0.07 (практически круговая орбита), от 1 месяца до 1 года - 0.36, более 1 года - 0.35. В общем, впечатление действительно ложное

Об аномальности Солнечной Системы судить слишком рано, пока еще обнаружена (доплеровским методом) только одна планета с периодом, большим чем у Юпитера, у остальных максимум 8 лет. Что касается обедненности веществом внутренных областей, то по теории планеты-гиганты, конечно, не могли образоваться на наблюдаемых орбитах, это результат миграции.
Какую-то статистику по долгопериодичным планетам с учетом Юпитера провести пока невозможно. Существует, однако, по крайней мере три слабоэксцентрические системы с широкой и пустой внутренней областью, где могли бы существовать населенные планеты - HD 70642, HD 72659 и HD 117207.

[Karen]

Интересный способ показать данные, но если наши методы предпочтительно найдут большие планеты на орбитах высокого экцентриситета, что в реальности говорит эти графики о характере планетных систем? Ещё возможно что большинство планетных систем похожи на наши, а мы не можем их уловить из-за ещё примитивных способов раскрытия. Вероятно что через десятилетку, наше понимание соседних планетных систем много будет изменяться, особенно тогда, когда у нас будет способ улавливать землю-подобные планеты.

[bob]

В заключение хотелось бы отметить, что наблюдаемые планетные системы радикально непохожи на Солнечную. Наиболее выдающиеся особенности нашей планетной системы, отличающие её от других:

1)обеднённость веществом внутренних частей планетной системы,
2)малое удлинение орбит планет.

Что касается внешних частей планетной системы (Х>3,5), то здесь сказать пока нечего по причине отсутствия наблюдательных данных.

Согласен с Вашими выводами. Скажу только, что это даже не просто классы планет, а классы планетных систем. Мы наблюдаем наиболее массивные. "Наши" планетные системы могут быть только у карликовых звезд типа Солнца.

[Emil]

Продолжил свои экзерсисы…
На гистограмме внизу выстроена статистика для планет с определёнными эксцентриситетами, всего 138 планет. Имеется чёткий провал в области e=0,3. Фактически, распределение планет разбивается на два; планеты с малыми (e<0,3) и большими удлинениями орбит. В каждой из этих областей распределение планет можно представить как треугольное.

[Emil]

Как видно из графика период-эксцентриситет, доля «горячих юпитеров» в распределении с большими удлинениями мала. Можно предположить, что распределение планет с большими эксцентриситетами (e>0,3) соответствует исходному, формирующемуся в момент возникновения планетной системы. Затем, в результате эволюции орбит, часть планет приобретает орбиты с меньшими удлинениями.
Основания для подобных предположений можно получить опираясь на зависимость эксцентриситет-масса (график внизу). На графике видна тенденция к уменьшению массы планет с уменьшением удлинения их орбит. То есть, менее массивные планеты более чувствительны к внешним воздействиям. Подобная тенденция также противоположна ожидаемой в случае искажения картины распределения по причине слабости техники наблюдений. В последнем случае наблюдалась бы обратная зависимость; чем легче планета, тем более вытянутая у неё орбита. Тем самым, предположение об искажении наблюдаемой картины несовершенством измерительных методов подвергается сомнению.

[Emil]

Гистограмма внизу получена исключением из статистики эксцентриситетов планет с Х<1,5, то есть «горячих юпитеров». Зато в него было включено гипотетическое «исходное» распределение, обозначенное оранжевыми столбцами. Любопытно, что количество планет без «горячих юпитеров» (104) совпадает с количеством «исходных» планет (100) в пределах статистической погрешности (10%).
Данное совпадение, если не считать его простой случайностью, в качестве одного из объяснений может быть расценено как ещё одно свидетельство в пользу существования двух различных классов планет.

[Emil]

Что же касается солнечных планет-гигантов, то при таком подходе они представляют собой либо маргинальный хвост распределения обычных планет, либо же принадлежат к ещё одному самостоятельному классу планет – классу холодных гигантов.
Картинка внизу получена добавлением к первой гистограмме (статистика логарифма периодов) солнечных планет и продлением его до орбиты Нептуна. Необходимо заметить, что хотя подобный подход и не противоречит наблюдаемым данным, он является всего лишь ничем неоправданной экстраполяцией. Экстраполяция неслишком явно указывает на возможность существования третьего максимума в районе периода обращения около 500 лет…

[Emil]

Вероятно что через десятилетку, наше понимание соседних планетных систем много будет изменяться, особенно тогда, когда у нас будет способ улавливать землю-подобные планеты.

Вероятно... Но уже открытое вряд ли удастся закрыть, не так ли? И стоит ли сидеть сложа руки в ожидании светлого будущего?

[Emil]

Что касается обедненности веществом внутренных областей, то по теории планеты-гиганты, конечно, не могли образоваться на наблюдаемых орбитах, это результат миграции.

Хм... насколько мне известно, эти теории были основаны на материале Солнечной системы. В нашей системе водорода не осталось, стало быть, и в других его нет.

[Karen]

Вероятно... Но уже открытое вряд ли удастся закрыть, не так ли? И стоит ли сидеть сложа руки в ожидании светлого будущего?

Конечно что нет, но надо помнить что данные еще предвятые из-за нашего неспособности найти малых объектов в круглых орбитах.

Мне нравится это выражение: светлое будущее. Так описательно--у нас нет эквивалента на английском (по крайне мере, я не могу подумать об одном).

[Mrrl]

Karen
Brave new world?