Открытия и исследования экзопланет

[vika vorobyeva]

Добавила TrES-3 в базу:
http://allplanets.ru/star.php?star=TrES-3

Расстояние до звезды вычислила исходя из данных о звезде, заявленных в статье:
http://www.arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0705/0705.2004v1.pdf

В том числе, там сказано, что радиус звезды R = 0.802 +/- 0.046 радиусов Солнца, эффективная температура звезды 5720 +/- 150К (что очень близко к эффективной температуре Солнца). Таким образом, я оценила светимость звезды в 0.64 солнечной, и расстояние до нее в 302 пк. Понятно, что точность этой цифры хорошо если 10%

[Fredagar]

...вращение этой планеты синхронизовано с ее орбитальным движением – планета всегда повернута к звезде одной стороной...

...на планете свирепствуют мощные ветры...

Если предположить, что вышеупомянутая планета представляет собой газовый шар, то что представляют собой ветры, постоянно дующие в широтном направлении, как не вращение планеты? Можно предположить, что вращение центральной части планеты (ядра), всё же синхронизировано с орбитальным движением, но как же тогда быть с трением?

[vika vorobyeva]

Обнаружен первый транзит горячего нептуна (GJ 436 b)!
http://www.arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0705/0705.2219v2.pdf
(спасибо Бориславу за ссылку)

Ушла читать. Вернусь - повешу краткое резюме.

[vika vorobyeva]

Итак, наклонение системы оказалось равным 86 градусам (планета проходит вблизи лимба звезды). Истинная (не минимальная!) масса планеты 22.6 +/- 1.9 масс Земли, радиус 3.95 +/- 0.35 радиусов Земли. Таким образом, размер планеты GJ 436 b оказался сравним с размерами Урана и Нептуна.

[vika vorobyeva]

Плотность и состав GJ 436 b в сравнении с плотностью газовых гигантов, Урана и Нептуна и планет земного типа. Вероятнее всего, планета состоит в основном из льдов с небольшой примесью водорода и гелия.

[KBOB]

Присутствует долговременное изменение лучевой скорости 1м/с в год возможен удаленный компаньен.

[vika vorobyeva]

Удаленный компаньон есть наверняка - иначе откуда у GJ 436 b эксцентриситет 0.16?

[Borislаv]

Несмотря на то, что узнал о сенсации еще утром до сих пор удивительна тишина даже в западных СМИ. Ведь открытие по значимости значительно превосходит открытие двух планет у Glise 581. Несомненно это открытие года в области внесолнечной планетологии.
Некоторое подробности исторического события.

Нептун-массовая планета у Gliese 436 была первой открытой Нептун-массовой планетой!
http://planetquest.jpl.nasa.gov/news/cancri.cfm
Первокрыватели (Калифорнийская группа) проверили ее на наличие транзитов с точностью фотометрии до  0.4%, но ничего не нашли. Прошло больше 2.5 лет, открыто почти 20 планет с нижней массой равной или меньшей массы Нептуны вплоть до 5 масс Земли. Но как и прежде планеты оставались лишь гипотетическими, отображаемые лишь на колебаниях лучевой скорости родительской звезды.
Уже запущен Корот, и оставалось лишь несколько месяцев до того, как он официально найдет первые скалистые планеты, которые вероятно уже есть в данных собранных на конец марта с первой площадки.
А в этом время несколько швейцарских астрономов решили проверить еще раз все красные карлики с известными планетами на наличие транзитов. Первой целью стала соответсвено первая нептун-массовая планета у красного карлика - Gliese 436.
Для этого был выбран 0.6 метровый телескоп с 20' полем установленный в небольшой швейцарской обсерватории OFXB. Звезду наблюдали в течение 8 ясных ночей за период с 2 по 20 апреля 2007 года, собрав в общей сложности 1108 фотометрических измерения с 60 секундной экспозицей с точностью 1.7-6 mmag в разные ночи. Среди этих данных и были обнаруженны 2 транзитных события от 2 и 10 апреля в прогнозируемое время на основе доплеровских измерений.
24 апреля транзитное событие уже наблюдали на двух израильских телескопах Wise в 0.6 и 1.0 метра. После того, как отпали все сомнения в реальности транзита необходимо было максимально уточнить его параметры.
Для этого на 1.2 метровом телескопе Euler в южноамериканской обсерватории La Silla (Чили) 2 мая в течение 5 часов с точностью 1.2  mmag затмение наблюдалось повторно.
Глубина затмения 0.6% от всей яркости звезды. Авторы открытия предполагают, что ранее затмение было пропущенно из небольшой точности фотометрии и небольшой длительности транзита из-за его не центральности.
Еще одним фактором значимости открытия стала длительность обнаружения события и публикации - с 21 апреля по 15 мая - меньше месяца! Нет никаких сомнений, что в ближайшее время к наблюдению транзитов приступят крупнейшие телескопы. Вероятно горячий нептун Gliese 436 внесет такой же вклад в изучение горячих нептунов, как Озирис для изучения горячих юпитеров.

Грег (да и наверняка вся Калифорнийская группа) сейчас в шоке. Совершенно непонятно они проморгали такое открытие еще в далеком 2004 году! Ведь тогда они могли презентовать не только новый класс планет, но и сразу их транзит! 
http://oklo.org/?p=213

[Olweg]

Не стали дожидаться КОРОТа И правильно

[Olweg]

Точность потрясающая - всего 9%-ная погрешность в определении радиуса. Не ожидал такого для горячего нептуна.

[vika vorobyeva]

Наблюдения Спитцером ближайшего транзитного горячего юпитера у HD 189733 позволили оценить максимальную температуру в 1212 (+/-11) K, а минимальную в 973 (+/-33) K

Решила посчитать альбедо этой планеты, исходя из степени ее нагрева
Далее предполагается, что планета лишена внутренних источников энергии, и весь ее нагрев вызван звездой.

Итак, светимость звезды HD 189733 составляет 0.265 солнечной. Следовательно, на расстоянии 1 а.е. ее "солнечная постоянная" будет равна 1367 Вт/кв.м * 0.265 = 362.3 Вт/кв.м. Горячий юпитер находится на расстоянии 0.0312 а.е., следовательно, на этом расстоянии "звездная постоянная" будет в ~1027 раз больше и составит 372185 Вт/кв.м.
Из закона сохранения энергии сколько планетой поглотилось энергии, столько и излучилось. Упало pi R² * зв. пост. (1 - альбедо)
Излучилось 2 pi R² T⁴ * постоянная Стефана-Больцмана
Приравняв эти величины друг другу, получим
1 - альбедо = 2 T⁴ * постоянная Стефана-Больцмана/зв. пост.
Подставив Т = 1212К, получим 1 - альбедо = 0.66, и альбедо 0.34

Интересно будет сравнить этот результат с будущими наблюдениями...

[Borislаv]

Звезда - красный гигант массой 2.3 солнечных масс, расстояние определено очень неуверенно: 109 ± 55 пк. Планета массивная: m sin i = 4.6 ± 0.3 масс Юпитера, большая полуось 1.3 а.е., орбитальный период 360 дней, эксцентриситет 0.165 ± 0.05.

http://exoplanet.eu/papers/HD_17092a.pdf

В этой статье указывалось, что планета стала десятым гигантом с известной планетой. Решил изучить статистику этих планет.
Нашел 11 гигантов с планетами. Возможно лишним является HD 13189 как сверхгигант с промежуточной планетой близкой по массе к коричневому карлику. Также есть подозрения, что HD 47536 является субгигантом.
Как видно из таблицы у гигантов не обнаружены короткопериодичные планеты-гиганты с большой полуосью меньше 0.8 астрономических единиц.
Существует по крайней мере 6 программ для поиска планет у звезд-гигантов на следующих обсерваториях:

TLS (Германия)   62 К
FEROS (ESO)   83 G и K
HET            >900 G и K
Okayama (Япония)   300 G и K
Лик и Кек      159 HG (промежуточной массы)
Лик      несколько сотен G и K

Большинство программ начались после 1999 года (как FEROS и TLS), первая планета в 2002 году у Йоты Дракона и процесс активно продолжается - в неполном 2007 году сразу 5 новых открытий (т.е. половина всех открытых).
Интересно, что в статье 0607136 из Архива указывается, что Mitchell et al. (2007) опубликует 4 случая одного или нескольких субзвездных компаньенов у К гигантов Ликской выборки.
А вот в статье японцев от 2005 года
http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~origins/1105/sato.pdf
указывается, что обнаружено 5 планетных кандидатов (опубликованно пока две, одна из них в 2007). И даже приводится параметры неопубликованных планет:
2.1 AU, 3.4 MJ, e=0.36;
0.8 AU, 2.0 MJ, e=0.2;
1.1 AU, 1.7 MJ, e=0.14;
Они указывают, что доля планет больше 3% (пока 5/300=1.5%, хотя если начальная выборка 5/130=3.8%), 0.8~2.5 AU, e: 0~0.4, m2sini : 2~9 MJ. А также то, что 10% выборки показывают колебания лучевой скорости и 10% долговременный тренд.

Теперь можно сравнить со звездами главной последовательности.

Из 1039 звезд Калифорнийской выборки звезд с планетами у которых (Msini>3 MJ и а<2 AU) - 17.
У 9 больше а<0.8 AU, а у 8 0.8<а<2 AU Итого получается примерно по 8/1039=0.9% частоты в каждой области большой полуоси. Они самые легко обнаружимые. (последнее одиночное открытие в 2005 году).
Если взять нижнюю границу массы в 2 юпов, то еще прибавляется 5 короткопериодичных и 5 среднепериодичных планеты. Причем одно открытие 2006 года. Тогда общая частота получается (8+5)/1039=1.2%

Теперь пересчитаем планетную частоту для наиболее изученных выборок звезд-гигантов.
TLS 3/62=5%
FEROS 3/83=3.5%
Okayama 5/300=1.5% или 5/130=3.8%

В итоге получается у К и G гигантов планетная частота в 3-5 раз выше, чем у обычных карликов для того же планет-массового распределения. В статье японцев есть график чувствительности их обзора (при том, что rv<15 m/s 60% выборки и rv<30 m/s 90% выборки). Пока конечно это косвенные оценки, но в ближайшие годы, когда будут вероятно открыты не менее 20 новых планет у звезд-гигантов (это при частоте 3%, при 5% уже 40 планет) ситуация уточнится. Плюс начнут открывать планеты за 2 AU и их вероятно будет больше, как соответственно больше планет у звезд главной последовательности.
Отсутствие короткопериодичных планет-гигантов вероятно связана с отсутствием на этих расстояниях плотного протопланетного диска из-за более сильного ультрафиолтового излучения массивных звезд.

[Borislаv]

В дополнение еще одна статья японцев
http://pasj.asj.or.jp/v57/n1/570107/570107-frame.html
В ней о первых трех годах поисков. Они представляют самую первую выборку в 57 гигантов проверяемую в течение 3 лет.
Три звезды HD 79181, HD 104985, HD 141680 показывают колебания лучевой скорости вероятно планетной природы. Планета у HD 104985 уже опубликована, как первая планета открытая в Японии. У неопубликованных периоды в 278 и 197 дней.
Четыре звезды HD 41597, HD 134190, HD 161178, HD 176598 показывают разброс лучевой скорости больше 30 метров в секунду, не имеющий периодичности. Хотя для HD 161178 есть возможный период в 420 дней (FAP = 0.0075) требующие дальнейших наблюдений.
Еще четыре звезды HD 30557, HD 34559, HD 68077, HD 85444 показывают долгопериодический тренд. Ограничить получается пока только у HD 68077 - коричневый карлик в 4 а.е. Остальные по-видимому по величине и характеру тренда звездные компаньены.

Итого планетная частота получается 3/57=5.2% , а без звездных компаньенов даже 3/53=5.7%

[Borislаv]

Поглядел корреляцию металличности у звезд-гигантов с известными планетами. Если сложить все металичности, то получается -0.85 против 0.29 у звезд с планетами в Калифорнийской выборке. (при значение по всей выборке -6.39). Есть конечно, возможность наблюдательной селекции, но шансы невелики.

Может у звезд-гигантов планеты образуются чаще у металл-бедных звезд, так как у металл-богатых сразу образуются коричневые карлики и звездные компаньены 

[Borislаv]

http://www.arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0705/0705.2598v1.pdf
http://www.arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0705/0705.2603v1.pdf

Еще две статьи про отбор планетных кандидатов на основе данных наблюдательного сезона 2004 года с помощью SuperWASP-N.
Кратко скомпилировал данные этих двух статей, а также первой прошлого года в таблице ниже.

В общем итоге на основе 5 месяцев наблюдений в 2004 году на 5-камерной установке и получения около 1.2 млн. фотометрий звед до 13 величины достаточного качества для поиска транзитных планет ожидается открытие 18.6 ± 8.0 новых планет.
http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2966.2006.11095.x?cookieSet=1&journalCode=mnr

Но это только начало. Уже в наблюдательном сезоне 2005 года число камер на северном телескопе возросло с 5 до 8. В 2006 году заработал и 8-камерный южный телескоп и соответственно в итоге работало 16 камер. Наблюдения проходят и в этом году. Планируется объединять фотометрии каждого сезона для повышения чувствительности к более долгопериодичным транзитным планетам.

До 12-13 звездной величины существует несколько тысяч транзитных планет. Сейчас открыто порядка 1% процента от общего количества. Интересно насколько повысит этот показатель с помощью SuperWASP ?

[Borislаv]

На основе статьи об хромосферной активности звезд Австралийской выборки (0607336 из Архива) поглядел есть ли зависимость между кооэффицентом хромосферной активности log(Rnk) и планетной частотой.
За основу взял первоночальный список ААТ, недостающие кооэффиценты взял из списка на сайте http://www.phys.unsw.edu.au/~cgt/planet/aapslist.html.
Убрав М карлики и звезды с обнаруженными звездными компаньенами и коричневыми карликами осталось 180 звезд.
У двух звезд хромосферная активность не указана.
Затем распределил звезды по уменьшению кооэфицента и посчитал планетную частоту отдельно:

-4.40<log(Rnk)<-4.69 2/15=13%
-4.70<log(Rnk)<-4.99 12/110=11%
-5.00<log(Rnk)<-5.29 13/50=26%
-5.30<log(Rnk)<-5.59 1/1=100%

Видно, что у хромосферно спокойных звезд (с log(Rnk)<-5.00) планетная частота выше в 2 раза среднего значения по выборке! Вероятно, оценки планетной частоты могут быть заниженны, так как не учитывают активность звезд, мешающую выделять планетную амплитуду в лучевой скорости.
Похожий результат (25% для спокойных звезд) был получен для Ликской выборки в статье 0306524 из Архива.

Для этих же хромосферно спокойных звезд  (с log(Rnk)<-5.00) составил распределение по металличности.

-0.39<[Fe/H]<-0.30 1/1=100%
-0.29<[Fe/H]<-0.20 0/2=0%
-0.19<[Fe/H]<-0.10 0/1=0%
-0.09<[Fe/H]<-0.00 0/3=0%
 0.01<[Fe/H]<0.09 0/4=0%
 0.10<[Fe/H]<0.19 1/7=14%
 0.20<[Fe/H]<0.29 7/18=39%
 0.30<[Fe/H]<0.39 4/11=36%
 0.40<[Fe/H]<0.49 1/2=50%
 0.50<[Fe/H]<0.59 0/1=0%

Данных для статистики маловато, но вполне вероятно у хромосферно спокойных высокометталичных звезд планетная частота достигает 50% и выше.

[Borislаv]

Калифорнийская группа презентовала сразу 28 новых планет и 7 коричневых карликов. 
http://exoplanets.org/aasjune07s/pr_280507.htm
Хотя сюдя по названиям все уже известные системы, часть неподтверженные.

В статье есть интересные выводы о планетах вокруг массивных звезд.
Johnson прибавляет к 6 уже обнаруженным планетам еще 3, и делает вывод об отсутствие планет-гигантов ближе 0.8 а.е в отличие от обычных карликов. Также указывается и более высокая частота - планеты подобные Юпитеру в пределах 2 а.е. у звезд массой 1.3-2 массы Солнца есть у 8.7% звезд против 4% у звезд массой в 0.7-1.3 масс Солнца и 1.2% у красных карликов с массой меньше 0.7 масс Солнца.

[vika vorobyeva]

Калифорнийская группа презентовала сразу 28 новых планет и 7 коричневых карликов. ... Хотя сюдя по названиям все уже известные системы, часть неподтверженные.

Это не совсем так. Сейчас сличила имена - 2 планеты новые. Это:

HD 75898 b. Звезда G0, расстояние от Солнца 80,6 пк. Минимальная масса планеты 1.48 масс Юпитера, большая полуось 0.737 а.е., орбитальный период 204 дня, эксцентриситет 0.35.

HD5319 b. Звезда красный гигант K0 III, расстояние около 100 пк. Минимальная масса планеты 1.54 масс Юпитера, большая полуось 1.66 а.е., орбитальный период 626 дней, эксцентриситет 0.56.

Информация из Энциклопедии: http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/catalog-RV.php?&mode=-7&more=

[vika vorobyeva]

Еще раз внимательно проглядев список, обнаружила в нем еще две относительно новые планеты. Относительно - потому что раньше они были в списке неподтвержденных, а теперь вроде как подтвердились.

Одна - вторая планета в системе HD 19964. Ее наличие заподозрили в 2005 году, однако в 2006 году убрали в неподтвержденные. И вот теперь калифорнийская группа снова подтверждает ее наличие.
Эта планета с минимальной массой 0,7 масс Юпитера, большой полуосью 3.167 а.е. и эксцентриситетом 0.3, ее температурный режим меняется от (примерно) температурного режима Земли до температурного режима пояса астероидов.
http://allplanets.ru/star.php?star=HD%2011964

Вторая - HD 154345 b - одна из самых удаленных планет. Ее минимальная масса оценивается в 2 массы Юпитера, большая полуось равна 9.21 а.е.(!), эксцентриситет 0.47, орбитальный период близок к 30 годам. Из-за большого эксцентриситета расстояние от планеты до звезды меняется от 4.84 до 13.58 а.е.
Поскольку радиус эффективной земной орбиты в этой системе равен 0.74 а.е., тепловой режим планеты меняется от теплового режима Юпитера (~6.5 а.е.) до теплового режима Урана.

[vika vorobyeva]

Орбиты двух новых планет:
http://allplanets.ru/star.php?star=HD%2075898
http://allplanets.ru/star.php?star=HD%205319

Upd И двух ранее неподтвержденных:
http://allplanets.ru/star.php?star=HD%20154345
http://allplanets.ru/star.php?star=HD%2011964