Открытия и исследования экзопланет

[Dayan]

Ну, Эпсилон Эридана тоже можно считать солнцеподобной Ближайшим жёлтым карликом. Наконец-то заполнена лакуна в пределах 10 пс.

Ближайшим оранжевым карликом с открытыми планетами. А так, ближайший жёлтый карлик - Альфа Центравра А.
Последняя серия открытий действительно интересная (впрочем, очень много на сегодня стало интересных открытий). 61 Девы - очень похожая на Солнце звезда, а планетная система довольно компактна. Внутренняя из открытых планета с массой 5.1 земных, возможно, сверхземля, а средняя и внешняя - скорее всего нептуны (с минимальной массой 18.2 и 22.9 масс Земли).
На рисунке сравнение орбит планет Солнечной системы и 61 Девы.

[vsevolodson]

почти очевидно что на более широких орбитах у той звезды также есть планеты, только их обнаружение потребует более длительных и точных наблюдений

[Borislаv]

почти очевидно что на более широких орбитах у той звезды также есть планеты, только их обнаружение потребует более длительных и точных наблюдений

Авторы пишут в статье, что для того, чтобы ограничить наличие планет на обитаемую зону (орбиты с периодом около 300 суток) в 2 массы Земли потребуется добавить к существующим 200 RV-замеров еще 700. Думается на HARSP-е (другой спектрограф) уже есть примерно столько же наблюдательных данных. Ждем публикации Женевской группы, которая должна в ближайшее время опубликовать свой вариант планетного решения для 61 Девы.  

http://www.solstation.com/stars3/100-gs.htm
Если взять список G-карликов в радиусе 10 парсек, убрать из них двойные и субгиганты, то звезда получается пятой после Тау Кита, 82 Эридана, Дельты Павлина и Чары.

Подумал еще над этой первой пятеркой одиночных желтых карликов. Примечательно, что у первых трех звезд на HARSP осуществляется программа поиска аналогов Земли, т.е. у них короткопериодичные суперземли и нептуны похоже исключатся. Вместе с Альфой Центаврой В эти три звезды входят в число ближайших звезд в этой программе (всего их 8 ). Четвертая звезда Чара находится на северном небе и HARSP-у недоступна, ее степерь изучености где-то в 2-3 раза меньше, чем у остальных 4 звезд.

Все пять звезд по индексу хромосферной активности являются идеальными для поиска планет методом лучевых скоростей.

Тау Кита -5.00
82 Эридана -4.98
Дельта Павлина -5.03
Чара -4.92
61 Девы -4.95

Для сравнения у Солнца -4.96, у Альфы Центавры В -4.92

В связи с этим мне кажется, что точные аналоги Юпитера у них уже можно исключить. В частности про 61 Девы в статье первоткрыватели пишут:

As 61 Vir is a naked-eye visible solar-type star observable from both hemispheres, it has been the target of many planet-search efforts in the past 25 years. One of the first precision RV searches for planets, by Walker et al.(1995), observed 61 Vir for approximately 12 years. They present a figure indicating rough upper limits of 1 – 2 Jupiter masses in the period range between one and ten years. Cumming et al. (1999) included 61 Vir in their determination of companion limits from 11 yr of the Lick planet search. They computed a 99% upper limit on the velocity amplitude K = 19 ms-1 and noted a possible candidate companion with a period of 9.8 yr and K = 15 ms-1 . Later, Wittenmyer et al. (2006) combined 23 years of velocities for 61 Vir, including those data from Walker et al. (1995) and from the McDonald Observatory long-term planet search program, to derive companion-mass upper limits of 1.16MJup at 3 AU and 1.69MJup at 5.2 AU. From these studies, and the lack of any significant trends in the RV data, it would appear that there are no planets in the 61 Vir system with masses substantially greater than that of Jupiter. Undetected sub-Jovian mass planets may be present in orbits with periods longer than the extant high-precision velocity data.

Поглядел ради интереса замеры наиболее старых высокоточных обзоров (Keck-HIRES с 1996 года и ААТ с 1998 с точностью в 2-3 метра в секунду) для этих пяти звезд:

Тау Кита на Кеке с 2000 года
82 Эридана на ААТ с 1997 года
Дельту Павлина на ААТ с 1997 года
Чара на Кеке с 1998 года (но плотно с 2004 года)
61 Девы на ААТ с 1998 года (но плотно только с 2005), на Кеке с 1998 года (но плотно только с 2004 года)

Видимо небольшой шанс для обнаружения аналога Юпитера есть еще у Чары, но похоже в ближайшие 2-3 года можно точно сказать, что у этих пяти звезд нету аналогов Юпитера. Пожалуй действительно аналоги Юпитера можно ограничить сверху 10-20 процентами солнцеподобных звезд.  

Металличность сильно отличается, но в среднем даже по такой небольшой выборке она равна примерно солнечной.

Тау Кита -0.35
82 Эридана -0.25
Дельта Павлина +0.25
Чара -0.10
61 Девы +0.05

Для сравнения у Солнца 0.00, у Альфы Центавры +0.20

[hele]

Да, интересное открытие - 61 Девы.
Почему если звезда солнцеподобная, то планета на расстоянии Меркурии не прогревается, как он?
Вообще интересно, что все планеты находятся внутри орбиты Венеры. И ближайшая к звезде - очень близко к ней.

[Dayan]

Да, интересное открытие - 61 Девы.
Почему если звезда солнцеподобная, то планета на расстоянии Меркурии не прогревается, как он?
Вообще интересно, что все планеты находятся внутри орбиты Венеры. И ближайшая к звезде - очень близко к ней.

Что значит "не прогревается, как он"?! Откуда у Вас сведения о температуре на планете? Согласно http://www.solstation.com/stars/61virgin.htm 61 Девы имеет болометрическую светимость, равную 0.81 солнечной, т.е., например, планета 61Vir c получает более, чем в 2.5 раза больше звёздного тепла, нежели Меркурий. Но, насколько она нагрета, можно будет сказать, когда будут данные о составе атмосферы планеты и альбедо.

[hele]

Просто вы написали, что это скорее всего нептун, что у меня ассоциируется с ледяным гигантом. Извините, если что не так.
Значит, это нептун, но скорее всего льдов там нет? Разве что по составу, но не по агрегатному состоянию.

[Dayan]

Просто вы написали, что это скорее всего нептун, что у меня ассоциируется с ледяным гигантом. Извините, если что не так.
Значит, это нептун, но скорее всего льдов там нет? Разве что по составу, но не по агрегатному состоянию.

Нептунами нарицательно называются планеты, имеющие массу в диапазоне от 10 земных, и состоящие преимущественно из тяжёлых газов (по составу как Нептун или Уран в СС). Верхний предел, согласно http://allplanets.ru/tipy_exoplanet.htm, лежит в районе 60 масс Земли - эта граница между гигантами (сатурнами или юпитерами) и нептунами проходит по линии появления в недрах планет металлического водорода. Твёрдые планеты с массой, большей, чем 10 земных конечно не исключаются, но скорее всего у таких массивных планет есть мощная атмосфера. Твёрдые массивные планеты (более 2-3 земных) называют суперземлями.
Однако, это не значит, что нептун, находящийся близко к звезде не нагревается. В нашем случае, планета 61Vir c может быть нагрета гораздо сильнее, чем Венера в СС, а лёд (скорее всего водяной, а может из каких-то соединений углерода - тут трудно сказать) в её недрах может существовать по причине чрезвычайно высокого давления - но он очень горячий!

[Dayan]

В связи с этим мне кажется, что точные аналоги Юпитера у них уже можно исключить.

Имеется ввиду вообще любые гиганты вплоть до орбит с периодом 9-12 лет? Если это предположение верно, значит у этих здвёзд гиганты могут находиться на очень широких орбитах, либо вообще их может не быть. Системы жёлтых карликов вообще без гигантов немного трудно себе представить.

[Olweg]

В связи с этим мне кажется, что точные аналоги Юпитера у них уже можно исключить.

У Дельты Павлина что-то долгопериодичное подозревают. При [Fe/H] = 0.25 (или даже 0.33) планеты-гиганты почти наверняка должны были появиться. А вот у Тау Кита металличность слишком низкая, да и у 82 Эридана тоже (в Вики указана [Fe/H] аж -0.54, т.е. всего 30% солнечной), поэтому отсутствие юпитеров у них вполне предсказуемо. У Хары шансы повыше.

[Dayan]

У Дельты Павлина что-то долгопериодичное подозревают. При [Fe/H] = 0.25 (или даже 0.33) планеты-гиганты почти наверняка должны были появиться. А вот у Тау Кита металличность слишком низкая, да и у 82 Эридана тоже (в Вики указана [Fe/H] аж -0.54, т.е. всего 30% солнечной), поэтому отсутствие юпитеров у них вполне предсказуемо. У Хары шансы повыше.

Да даже 30% солнечной металличности, имхо, не так уж и мало! Если нет - считаю, причины другие.

[Olweg]

На самом деле, мало. При такой металличности совсем другие скорости роста протопланет. А ядру будущего гиганта нужно успеть набрать вес до того, как весь водород рассеет излучением звезды. Правда, чёткая зависимость от металличности есть пока только для короткопериодных гигантов, выполняется ли она для аналогов Юпитера, неясно.

Кстати, сюрприз:
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+1214

[Olweg]

http://blogs.usatoday.com/sciencefair/2009/12/astronomers-discover-11-new-planets.html

"In separate studies, teams report up to 11 planets orbiting the stars 61 Virginis (with three confirmed), HD 1461 (one confirmed and two more likely) and 23 Lib (four confirmed) and HD 134987 (one more likely.)"
"Независимо друг от друга объявлено об открытии 11 новых планет: у 61 Девы (три подтверждённые), HD 1461 (одна подтверждённая и вероятно ещё две), 23 Весов (четыре подтверждённых) и HD 134987 (вероятно, одна дополнительная)."

Тут явная путаница, потому что HD 134987 - это и есть 23 Весов. Действительно ли у неё обнаружены четыре планеты или имелась в виду какая-то другая система?

[Borislаv]

В связи с этим мне кажется, что точные аналоги Юпитера у них уже можно исключить.

Имеется ввиду вообще любые гиганты вплоть до орбит с периодом 9-12 лет? Если это предположение верно, значит у этих здвёзд гиганты могут находиться на очень широких орбитах, либо вообще их может не быть.

Да планеты с массой около массы Юпитера находящиеся на примерно такой же орбите как Юпитер у Солнца. Иными словами объект создающий колебание лучевой скорости с полуамплитудой примерно в 10-15 метров в секунду за 10-15 лет. Понятное дело, еще несколько лет назад была возможность, что не хватило дологовременной точности измерений, но после того, как уже несколько лет в рамках поисков горячих нептунов и суперземель сотни звезд мониторят с долговременной точностью в 1-2 метра в секунду надежды на огромное количество аналогов Юпитера стремительно тают.

Системы жёлтых карликов вообще без гигантов немного трудно себе представить.

Ну в принципе еще много лет назад апроксимацией открытых короткопериодичных газовых гигантов на орбиты до 20 а.е. получали, что Юпитер-массовые планеты есть максимум у 20 процентов желтых карликов.
Гораздо большей неожиданостью стало весной 2008 года заявление Женевской группы, что у 1/3-1/2 желтых карликов есть планеты с массой в несколько масс Земли внутри орбиты Меркурия.

Можно кстати пойти от противного. Вот вчерашняя статья
http://arxiv.org/abs/0912.2730
Найдено многолетними наблюдениями ранних красных карликов, что частота газовых гигантов с массой больше 0.3 масс Юпитера до 2.5 а.е. составляет 3.4+2.2-0.9%.
Протопланетные диски у красных карликов значительно меньше, поэтому вероятно мы охватили большую часть планетных систем у них, чем у желтых карликов обзорами лучевых скоростей. Эту оценку также подтверждают микролинзовые обзоры, которые говорят, что за снеговой линией частота газовых гигантов у красных карликов (наиболее частой звезды в Балдже) где-то в районе нескольких процентов.
А так как масса красного карлика в 2-3 раза меньше желтого, то просто маштабируя можно получить, что частота у желтых карликов любых газовых гигантов тоже от силы где-то 20 процентов.

Да конечно есть четкая корреляция от металличности (даже у красных карликов, как показанно по ссылке выше), но в среднем по выборке выходит, что газовые гиганты размером с Юпитер есть видимо только у 1/5 звезд похожих на Солнце.

У Дельты Павлина что-то долгопериодичное подозревают.

А что за статья, какая группа? Ссылка есть? Больше всего звезду мониторят на ААТ, уже почти 13 лет.  

у 82 Эридана тоже (в Вики указана [Fe/H] аж -0.54, т.е. всего 30% солнечной)

Да получается я где-то посмотрел не там, хотя вроде старался в последних статьях экзопланетных групп смотреть.

Женевская группа
http://www.astro.up.pt/~sousasag/harps_gto_catalogue.html
HD20794 -0.40

Калифорнийская группа
http://arxiv.org/abs/0906.4619
HD20794 -0.41

Выходит действительно средняя металличность даже среди 5 звезд получается где-то в районе -0.10, как в каталоге Кеплера.

Кстати, сюрприз:
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+1214

Наконец-то! Вторая транзитная суперземля, и первая океанида (при массе в 6 масс Земли и радиусе 2.5 радиуса Земли средняя плотность получается, как у Нептуна). Первая транзитная суперземля у красного карлика находящегося на расстояние всего в 13 парсек!

Вот и статьи
http://arxiv.org/abs/0912.3229
http://arxiv.org/abs/0912.3243

Пишут, что для открытия понадобилось всего 225 фотометрических замера (а ведь в случае ГЮ требовали тысячи снимков), 6 из которых показали транзит глубиной 1.3% (т.е. как у типичного горячего юпитера) с периодом в 1.6 суток. Теоретическая температура получается между 555 Кельвинами (альбедо равно 0) и 393 Кельвинов (при альбедо, как у Венеры в 0.75). Нижняя оценка делает планету самой холодной из всех открытых транзитных планет! Она всего лишь на 20 Кельвинов выше температуры кипения воды! Теоретические модели говорят, что вероятней всего примерно половину планеты занимает глобальный океан из воды, окруженный толстой атмосферой пара!

Похоже действительно первая океанида (планета-океан)! А так вероятно это только первое открытие наземных транзитных поисков у красных карликов. Ведь проект заточен для открытия транзитных планет размером до 2 радиусов Земли в обитаемой зоне у красных карликов.

[Borislаv]

Несколько картинок из статьи, говорящие о большом потенциале будущих открытий транзитных обитаемых планет у красных карликов!


Открытие транзита (нижние 4 кривых это данные по которым сделано открытие, верхние 2 кривые это последующие наблюдения на более крупном телескопе)


Определение массы на HARSP


Положение новой планеты у Глизе 1214 среди всех известных транзитных планет на графике, где по одной стороне радиусы, а по другой массы в соотношение с Землей. Кривые (сверху вниз) означают: H/He (доминируют водород и гелий), чистая H2O (вода), водный мир (75% H2O, 22% Si и 3% Fe) и земной состав (67.5% Si в мантие и 32.5% Fe в ядре). Новая планета лежит на 0.49(0.13) радиуса Земли выше мира, где доминирует вода, что вероятно означает мощную атмосферу из водного пара.

Особенно прикольно смотрится первый график. Транзит океаниды радиусом всего лишь 2.7 радиуса Земли глазами небольшого (0.4 метра) наземного телескопа! Ведь из него следует, что оценка в 2 радиуса Земли для проекта явно занижена, вполне реально обнаружить транзит глубиной с Землю.  

UPD
http://oklo.org/2009/12/16/mearth/
Лафлин пишет, что получить спектр планеты и определить химический состав атмосферы вполне реально не только Веббу, но и Хабблу.

Авторы также акцентируют момент, что орбита скорее всего круговая и явных признаков других планет по RV-замерам не наблюдается. Возраст звезды оценивают в 3-10 млрд. лет. Кинематика звезды говорит, что она возможно является часть гало Галактики. Также она медленно вращающаяся - предполагают из фотометрии период в 83 суток. Считают, что водород активно покидает планету. Оценивают, что в линиях поглощения водорода глубина транзита может составлять 0.16% (хотя видимо не  0.16%, а 1.3%+0.16%).

Вообще при чтение этих статей создалось впечатление, что есть большой потенциал для уточнения параметров. Звезда малоизученная и на больших телескопах толком не наблюдалась. Наверное в ближайшее время интерферометры точно замерят ее угловой диаметр, а Спитцер с Хабблом пронаблюдают вторичное затмение. Интересно удастся замерить температуру? - ведь звезда в ближнем ИК сравнительно яркая, глубина транзита, как у типичного горячего юпитера. Не факт конечно, у той же суперземли у Глизе 876 фазовую кривую обнаружить на Спитцере не удалось

[hele]

Нептунами нарицательно называются планеты, имеющие массу в диапазоне от 10 земных, и состоящие преимущественно из тяжёлых газов (по составу как Нептун или Уран в СС).

А юпитерами - тоже от 10 земных и состоящие из легких газов? Или по массе больше?
Как можно было бы описать планету у эпсилон Эридана? Масса порядка нашего Юпитера. Но температура наверное больше, т.к. он ближе.
Если уже где-то было описание планеты, дайте ссылку, please.

[Прохожий]

Нептунами нарицательно называются планеты, имеющие массу в диапазоне от 10 земных, и состоящие преимущественно из тяжёлых газов (по составу как Нептун или Уран в СС).

А юпитерами - тоже от 10 земных и состоящие из легких газов? Или по массе больше?
Как можно было бы описать планету у эпсилон Эридана? Масса порядка нашего Юпитера. Но температура наверное больше, т.к. он ближе.
Если уже где-то было описание планеты, дайте ссылку, please.

естественно, хотя бы у Вики Воробьевой.....:
http://www.allplanets.ru/

[Dayan]

А юпитерами - тоже от 10 земных и состоящие из легких газов? Или по массе больше?

В том посте я же ясно написал, какие планеты считаются юпитерами:

...Верхний предел, согласно http://allplanets.ru/tipy_exoplanet.htm, лежит в районе 60 масс Земли - эта граница между гигантами (сатурнами или юпитерами) и нептунами проходит по линии появления в недрах планет металлического водорода...

60 масс Земли - это граница между нептунами и юпитерами, т.е. планета больше 60 масс - это юпитер, меньше - нептун. Так понятно?

На самом деле, мало. При такой металличности совсем другие скорости роста протопланет. А ядру будущего гиганта нужно успеть набрать вес до того, как весь водород рассеет излучением звезды. Правда, чёткая зависимость от металличности есть пока только для короткопериодных гигантов, выполняется ли она для аналогов Юпитера, неясно.

Да, согласен. Просто, скажем, Мафусаил не вписывается в эту картину, ведь металличность M4 равна -1.2, т.е. 0.063 солнечной.

Кстати, сюрприз:
http://exoplanet.eu/star.php?st=GJ+1214

Это сюрприз ещё тот!

Наконец-то! Вторая транзитная суперземля, и первая океанида (при массе в 6 масс Земли и радиусе 2.5 радиуса Земли средняя плотность получается, как у Нептуна). Первая транзитная суперземля у красного карлика находящегося на расстояние всего в 13 парсек!

По-моему, она представляет из себя что-то среднее между нептуном и твёрдой суперземлёй - суперземля с мощной оболочкой, возможно водяной с примесями. Имхо, океанидой в полной мере её назвать можно с натяжкой - слишком горяча. Но, то что GJ 1214 b уникальный объект - вне сомнений!

Пишут, что для открытия понадобилось всего 225 фотометрических замера (а ведь в случае ГЮ требовали тысячи снимков), 6 из которых показали транзит глубиной 1.3% (т.е. как у типичного горячего юпитера) с периодом в 1.6 суток. Теоретическая температура получается между 555 Кельвинами (альбедо равно 0) и 393 Кельвинов (при альбедо, как у Венеры в 0.75). Нижняя оценка делает планету самой холодной из всех открытых транзитных планет! Она всего лишь на 20 Кельвинов выше температуры кипения воды! Теоретические модели говорят, что вероятней всего примерно половину планеты занимает глобальный океан из воды, окруженный толстой атмосферой пара!
Похоже действительно первая океанида (планета-океан)! А так вероятно это только первое открытие наземных транзитных поисков у красных карликов. Ведь проект заточен для открытия транзитных планет размером до 2 радиусов Земли в обитаемой зоне у красных карликов.

А ведь планета так близка к звезде - всего 0.014 а.е. (2.09 млн км), что делает её самой тесной из всех открытых!! Кстати, планета должна быть приливно запертой - интересно, каковы теоретически могут быть отличия условий на дневной и ночной стороне?

[halx]

Кто не посмотрел ещё "Чужие миры" (Alien Earths) от National Geographic - рекомендую. Современный материал (2009г) подан очень красиво и толково. http://kinozal.tv/details.php?id=453308 (это торрент рипа с тарелки, потребуется регистрация, но оно того стОит).

(тут http://rutor.org/torrent/27996/chuzhie-miry_national-geographic-alien-worlds-2009-tvrip вроде без регистрации, но о качестве рипа с ТВ ничего не скажу, а 90% кайфа именно от картинки).

[hele]

Dayan> Так понятно?

Конечно, понятно, спасибо. Вчера почему-то о юпитерах не прочитала, может , вы позже добавили   Или увлеклась нептунами.

У Вики В. даны параметры планеты эпс Эридана и ее орбиты и - есть общее описание всех планет (какими они бывают). Но хочется понять, на что похожа эпс Эридана, т.е. ее описание.
Хотя вот нашла описание - когда-то брала у Вики, но сейчас она дает, по-моему, общее описание планет, без конкретики. Или это описание было здесь, на сайте.
"Это двойник Юпитера. Окутан желтовато-бежевыми облаками замерзшего аммиака, полосатый от быстрого вращения, температура -200 – -100 градусов Цельсия".
Похоже на эпс Эридана? Ничего не изменилось?

[Dayan]

Конечно, понятно, спасибо. Вчера почему-то о юпитерах не прочитала, может , вы позже добавили  Или увлеклась нептунами.

Обращайтесь!

У Вики В. даны параметры планеты эпс Эридана и ее орбиты и - есть общее описание всех планет (какими они бывают). Но хочется понять, на что похожа эпс Эридана, т.е. ее описание.

Точного описания пока не даст никто - есть только теоретические рассчёты и предположения, ведь фотографий планеты нет. Вот тут более подробно про систему Эпсилон Эридана.
Планета Эпсилон Эридана б, возможно, похожа на Юпитер.