Открытия и исследования экзопланет

[Golossvyshe]

Отношение площадей гиганта и крупного спутника с размерами близкими к земным примерно как 100 к 1 и изменение величины транзита будет 1%. Кеплер смог бы это зафиксировать. Но время, нужно лет 10-15, при условии, что гигант движется по орбите земного радиуса.

Спасибо, я понял... Вообще-то не слишком утешительно, если учесть, что наблюдения транзитов и так быстро падают с увеличением радиуса орбиты.
Так что - для подобных поисков экзожизни Кеплер непригоден "как класс", получается... Надо ждать прямых наблюдений экзопланет, скажем, на OWL? Или могут быть другие методы?

[Dayan]

Диаметр зеркала у APF 2.4 метра, у HARSP 3.6 метров. Спектрографы вероятно примерно одинаковые. Значит разница в площади зекрал Пи*3.6^2/Пи*2.4^2=13/5.8=2.2
Т.е. все таки HARPS в 2.2 раза лучше APF из-за большего зеркала.
Тут еще попадался текст
http://www8.nationalacademies.org/astro2010/DetailFileDisplay.aspx?id=194
Т.е. требуется 45-минутная экспозиция чтобы для звезды 6 звездной величины достичь точность в 1 метр в секунду. Поэтому размер выборки проверяемой на небольшие планеты составит порядка 100 звезд.

Понятно, спасибо! Значит, могу сделать вывод, что т.к. у HARPS в 2.2 раза площадь зеркала больше, чем у APF, то HARPS для достижения такой же точности "взвешивания" просто потребуется меньше времени экспозиции для одной и той же планеты.

Вероятно потому что она все таки не транзитная. А так она занимает второе место среди самых маломассивных планет обнаруженных методом лучевых скоростей, становится самой маломассивной среди KGF-звезд, и планетой с наименьшей полуамлитудой К.

Вот-вот, и меня теперь смущает, что планета открыта спектрометрическим методом, а совсем недавно не смущало. На фоне транзитных планет параметр i выглядит как-то неубедительно (т.е. малоинформативно чтоли). Боюсь, что планета может оказаться гораздо массивнее msini.

[Kweni]

Суперземля Corot-7b могла быть первоначально горячим Сатурном с массой 100 земных и радиусом орбиты на 50% больше.

К сожалению, авторы не указывают в источнике, какие параметры имела их компьютерная модель и что она учитывала. Единственное, о чём они упоминают - про связь потери массы и расстояния через приливное взаимодействие. Без этого никак нельзя понять, стоит ли доверять этому расчёту.

Интересно, существуют ли точные рассчёты скорости потерь массы при заданных параметрах планеты и звезды, основанные на каких-нибудь распределениях Максвелла-Больцмана?

Основанные на распределении Максвелла-Больцмана конечно, существуют, и здесь на форуме даже где-то была опубликована программка для таких расчетов. Могу сразу сказать, что само по себе нагревание атмосферы планеты размером с Сатурн до 3000 градусов не должно вызвать её испарение вплоть до каменистого остатка. Средняя скорость атомов гелия при 3000К 4325 м/с, а 2 космическая скорость для Сатурна 35600 м/с, при таком соотношении гелий не улетучится и за 10 миллиардов лет. Вот если в дело вмешаются такие факторы, как сильный звёздный ветер, высокая активность звезды и отсутствие магнитного поля у планеты, тогда, возможно, и да.

В случае "хтонических" планет, каковой, судя по всему, является CoRoT-7 b - именно на сотни и тысячи процентов. Процесс потери атмосферы идёт по нарастающей: чем больше водорода потеряно, тем быстрее идёт дальнейшая потеря.

Вот уж нет. Если планета потеряла весь водород, то она потеряла 80% массы, а не сотни или тысячи, и из 100 земных масс 95 только на одном водороде она потерять никак не могла. Если CoRoT-7 b и вправду был горячим Сатурном вначале, то чтобы дойти до современного состояния должны были улетучиться и гелий, и неон, и немалые доли тяжёлых элементов включая кремний и железо. Такой процесс по нарастающей никак не мог идти, ведь водород улетучится раньше, чем уйдёт хотя бы 1% кремния. 

Горячие нептуны, видимо, более стабильны в силу своей высокой плотности. Терять им практически нечего  Должна быть, конечно, какая-то граница, ближе которой они быстро теряют всю воду и остаётся только твёрдый огарок типа CoRoT-7 b.

С учётом фотолиза воды границы не будет, будет плавный переход, и большей стабильности тоже не будет. А плотность вообще не при чём.

[Borislаv]

Понятно, спасибо! Значит, могу сделать вывод, что т.к. у HARPS в 2.2 раза площадь зеркала больше, чем у APF, то HARPS для достижения такой же точности "взвешивания" просто потребуется меньше времени экспозиции для одной и той же планеты.

В общем да, т.е. принциальное значение имеет светособирающая площадь, сколько фотонов накапливается.

Правда есть нюанс, что на очень больших телескопах (с апертурой 6-10 метров) на одну конкретную научную программу редко выделяют много наблюдательного времени. Поэтому телескопы среднего размера (с апертурой 2-3 метра) играют часто более значительную роль. Вот и получается, что у HARSP, APF и Shane Lick, Okayma, 1.88m OHP больше половины наблюдательного времени тратится на поиск экзопланет методом лучевых скоростей.

Отношение площадей гиганта и крупного спутника с размерами близкими к земным примерно как 100 к 1 и изменение величины транзита будет 1%. Кеплер смог бы это зафиксировать. Но время, нужно лет 10-15, при условии, что гигант движется по орбите земного радиуса.

Спасибо, я понял... Вообще-то не слишком утешительно, если учесть, что наблюдения транзитов и так быстро падают с увеличением радиуса орбиты.
Так что - для подобных поисков экзожизни Кеплер непригоден "как класс", получается... Надо ждать прямых наблюдений экзопланет, скажем, на OWL? Или могут быть другие методы?

Попытаюсь объяснить более понятно.
Вот к примеру Кеплер.

Точность его фотометрии примерно 10-20 частей на миллион. Планета или спутник размером с Землю у звезды похожей на Солнце создает затмение глубиной 84 частей на миллион. У звезды с радиусом поменьше затмение соответственно будет больше.
Понятное дело, что спутник в отличие от обычных транзитов при каждом транзите меняет свое положение. Но ведь общая-то закономерность то есть! Он ведь движется по законам Кеплера и поэтому вполне может вычленен специальным алгоритмом. Так что думаю у тех же красных карликов это становится очень реально. В ближайшие 2-3 года с большой вероятностью первые спутники будут открыты.

[Golossvyshe]

Попытаюсь объяснить более понятно.
Вот к примеру Кеплер.

Точность его фотометрии примерно 10-20 частей на миллион. Планета или спутник размером с Землю у звезды похожей на Солнце создает затмение глубиной 84 частей на миллион. У звезды с радиусом поменьше затмение соответственно будет больше.
Понятное дело, что спутник в отличие от обычных транзитов при каждом транзите меняет свое положение. Но ведь общая-то закономерность то есть! Он ведь движется по законам Кеплера и поэтому вполне может вычленен специальным алгоритмом. Так что думаю у тех же красных карликов это становится очень реально. В ближайшие 2-3 года с большой вероятностью первые спутники будут открыты.

Что ж, будем ждать - три года не пятнадцать.

Если позволите, ещё по поводу потенциально пригодных для поиска экзожизни спутников у планет-гигантов... Есть сомнения у меня. "Зелёная зона" у звёзд класса М очень сжата. Если даже там имеется водный гигант, вряд ли ему удастся сформировать сколько-то крупные спутники в такой близости от материнской звезды.

[Dayan]

Вот уж нет. Если планета потеряла весь водород, то она потеряла 80% массы, а не сотни или тысячи, и из 100 земных масс 95 только на одном водороде она потерять никак не могла. Если CoRoT-7 b и вправду был горячим Сатурном вначале, то чтобы дойти до современного состояния должны были улетучиться и гелий, и неон, и немалые доли тяжёлых элементов включая кремний и железо. Такой процесс по нарастающей никак не мог идти, ведь водород улетучится раньше, чем уйдёт хотя бы 1% кремния.  

А вот и да! Отталкиваемся не от былой массы планеты, которая неизвестна (переменная величина), а от той, что имеем ныне, и которая известна более надёжно. Т.е. нынешние 5 земных масс (для CoRoT-7b) приравниваем не к 5%, а к 100%. Зачем в качестве 100% брать неизвестную величину - так только себе усложним и запутаем задачу. Вот откуда берутся сотни-тысячи процентов.
Горячий сатурн на расстоянии CoRoT-7b за 1.5 миллиардов лет не смог бы потерять даже половину своей первоначальной массы, не то что 80 или 95%.

Если позволите, ещё по поводу потенциально пригодных для поиска экзожизни спутников у планет-гигантов... Есть сомнения у меня. "Зелёная зона" у звёзд класса М очень сжата. Если даже там имеется водный гигант, вряд ли ему удастся сформировать сколько-то крупные спутники в такой близости от материнской звезды.

Всегда не понимал - многие серьёзно говорят про жизнь у красных карликов, но столько чести они не заслужили. И чем жёлтые и оранжевые карлики не устраивают в качестве источников жизни?! Их тоже не мало!

[Мyth]

Здравствуйте!

Попытаюсь объяснить более понятно.
Вот к примеру Кеплер.

Точность его фотометрии примерно 10-20 частей на миллион. Планета или спутник размером с Землю у звезды похожей на Солнце создает затмение глубиной 84 частей на миллион. У звезды с радиусом поменьше затмение соответственно будет больше.
Понятное дело, что спутник в отличие от обычных транзитов при каждом транзите меняет свое положение. Но ведь общая-то закономерность то есть! Он ведь движется по законам Кеплера и поэтому вполне может вычленен специальным алгоритмом. Так что думаю у тех же красных карликов это становится очень реально. В ближайшие 2-3 года с большой вероятностью первые спутники будут открыты.

Вопрос такой: можно ли подтвердить спутник, если таковой будет обнаружен, методом лучевых скоростей или определение его параметров будет возможно исключительно по данным фотометрии?

[Olweg]

Средняя скорость атомов гелия при 3000К 4325 м/с, а 2 космическая скорость для Сатурна 35600 м/с, при таком соотношении гелий не улетучится и за 10 миллиардов лет.

Но по крайней мере ионы водорода улетучатся, что оставит не более четверти исходной массы (если брать состав нашего Сатурна). 2 космическая снизится до 20-25 км/с, а этого как раз достаточно, чтобы планета начала терять гелий, и чем дальше, тем быстрее.
Но это всё, разумеется, без учёта действия солнечного ветра.

Вот, нашёл ещё старую апрельскую статью на Astrobiology:
http://www.astrobio.net/pressrelease/3105/exoplanets-exposed-to-the-core

“We found that the Jupiter-type gas giant WASP-12b may have lost around 20-25% of its mass over its lifetime, but that other exoplanets in our sample had negligible mass loss. Our model shows also that one major important effect is the balance between the pressure from the electrically charged layer of the planet’s atmosphere and the pressure from the stellar wind and coronal mass ejections (CMEs). At orbits closer than 0.02 AU, the CMEs -- violent explosions from the star’s outer layers -- overwhelm the exoplanet’s atmospheric pressure causing it to lose maybe several tens of percent of its initial mass during its lifetime.”

На орбитах ближе 0.02 ае корональные выбросы массы звезды во время вспышек могут вызвать потерю десятков процентов первоначальной массы планеты.
Дальше ещё про потерю масс горячими нептунами. Делается вывод, что Corot-7b первоначально была ледяным гигантом, но вряд ли газовым.

[Golossvyshe]

Всегда не понимал - многие серьёзно говорят про жизнь у красных карликов, но столько чести они не заслужили. И чем жёлтые и оранжевые карлики не устраивают в качестве источников жизни?! Их тоже не мало!

Отчего ж, вполне устраивают. Осталось научиться надёжно обнаруживать планеты с массой равной или менее земной на широких орбитах и получать спектр, чтобы обнаружить кислородную атмосферу. 

[Dayan]

Но по крайней мере ионы водорода улетучатся, что оставит не более четверти исходной массы (если брать состав нашего Сатурна). 2 космическая снизится до 20-25 км/с, а этого как раз достаточно, чтобы планета начала терять гелий, и чем дальше, тем быстрее.
Но это всё, разумеется, без учёта действия солнечного ветра.

За время полной жизни звезды - ещё может быть, а так, без рассчётов всё это не стоит и копейки.

Вот, нашёл ещё старую апрельскую статью на Astrobiology:
На орбитах ближе 0.02 ае корональные выбросы массы звезды во время вспышек могут вызвать потерю десятков процентов первоначальной массы планеты.
Дальше ещё про потерю масс горячими нептунами. Делается вывод, что Corot-7b первоначально была ледяным гигантом, но вряд ли газовым.

Там не написано за какое время? И что значит "ледяным гигантом", т.е. нептуном?

[Borislаv]

Что ж, будем ждать - три года не пятнадцать.

Если позволите, ещё по поводу потенциально пригодных для поиска экзожизни спутников у планет-гигантов... Есть сомнения у меня. "Зелёная зона" у звёзд класса М очень сжата. Если даже там имеется водный гигант, вряд ли ему удастся сформировать сколько-то крупные спутники в такой близости от материнской звезды.

Насчет "обитаемых" спутников у красных карликов так и есть, но существуют и промежуточные звезды с зеленой зоной на 100-200 суток. Т.е. оранжевые (К-типа) звезды.

И потом нет же никакого изобилия газовых гигантов на таких орбитах. Уже совершенно точно установленно, что на орбитах короче 1000 суток доля таких планет не превышает 5-10 процентов. Т.е. как минимум у 9 из 10 звезд главной последовательности на внутренних орбитах массивных планет с массой вроде Юпитера или Сатурна нет.

Гораздо более частным случае от Кеплера наверняка будет обнаружение аналогов систем Земля-Луна.
Вот в этой статье об этом более подробно рассказывается
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0601186

Вопрос такой: можно ли подтвердить спутник, если таковой будет обнаружен, методом лучевых скоростей или определение его параметров будет возможно исключительно по данным фотометрии?

Метод лучевых скоростей для определения массы вероятно будет малоэффективным из-за того что потребуется очень много измерений, что бы зарегистрировать возмущения от спутника, масса которого будет гораздо меньше самой планеты. Мне кажется гораздо более эффективным будет метод тайминга транзитов, т.е. из-за спутника время транзитов планеты будет меняется на некоторые величины времени. И по этим возмущениям и можно будет определить массу спутника и соответственно совместив с радиусом определить плотность спутника. По крайней мере при наблюдение транзитов горячих юпитеров уже сейчас достигают пределов в несколько масс Земли для спутников и троянцев именно этим методом.

Всегда не понимал - многие серьёзно говорят про жизнь у красных карликов, но столько чести они не заслужили. И чем жёлтые и оранжевые карлики не устраивают в качестве источников жизни?! Их тоже не мало!

Потому что небольшие планеты в обитаемой зоне гораздо проще обнаружить и исследовать именно у красных карликов, а не у более крупных звезд. Разница где-то на целый порядок. Вторая причина М-звезды самая распространенная категория звезд в Галактике.

[Dayan]

Потому что небольшие планеты в обитаемой зоне гораздо проще обнаружить и исследовать именно у красных карликов, а не у более крупных звезд. Разница где-то на целый порядок. Вторая причина М-звезды самая распространенная категория звезд в Галактике.

Да это всё понятно, что обнаружить проще. Я удивляюсь непрекращающимся обсуждениям возможности жизни возле красных карликов - так приливная запертость планеты в обитаемой зоне мешает, ещё и хим сотав другой из-за меньшей доли ультрафиолета (как показал Спитцер), и как-то не считаются с данными фактами. Иначе, согласись, жизнь в Галактике была бы, мягко говоря, очень широко распространена, а это не так!

[Проходящий Кот]

Потому что небольшие планеты в обитаемой зоне гораздо проще обнаружить и исследовать именно у красных карликов, а не у более крупных звезд. Разница где-то на целый порядок. Вторая причина М-звезды самая распространенная категория звезд в Галактике.

Да это всё понятно, что обнаружить проще. Я удивляюсь непрекращающимся обсуждениям возможности жизни возле красных карликов - так приливная запертость планеты в обитаемой зоне мешает, ещё и хим сотав другой из-за меньшей доли ультрафиолета (как показал Спитцер), и как-то не считаются с данными фактами. Иначе, согласись, жизнь в Галактике была бы, мягко говоря, очень широко распространена, а это не так!

Жизнь на планетах красных карликов может и есть, но есть ли у неё шанс развится во что-нибудь многоклеточное и тем более разумное.....

[Dayan]

Жизнь на планетах красных карликов может и есть, но есть ли у неё шанс развится во что-нибудь многоклеточное и тем более разумное.....

Из сотен миллиардов красных карликов Галактики, у одного допускаю примитивную жизнь - и то под толстым слоем льда (чтобы не подвергаться сильным радиациям при вспышках красного карлика) на планете, "сбежавшей" от другой звезды. А разумная - если планета красного карлика была колонизирована существами из другой системы.

[vsevolodson]

Из сотен миллиардов красных карликов Галактики...

маловато будет. как считали?

...у одного допускаю примитивную жизнь - и то под толстым слоем льда (чтобы не подвергаться сильным радиациям при вспышках красного карлика) на планете, "сбежавшей" от другой звезды. А разумная - если планета красного карлика была колонизирована существами из другой системы.

см. мой коммент чуть выше. непонятно как подсчитано

[Dayan]

Из сотен миллиардов красных карликов Галактики...

маловато будет. как считали?

Точное число красных карликов в Галактике неизвестно. Я сказал навскидку. Официальное число звёзд в МП ~250 миллиардов. (Только оценка!)

[mi.k]

   На прошедшей на днях 215-ой встрече Американского Астрономического сообщества ученые рассказали о новой модели, которая была рассчитана для CoRoT-7b. В итоге сообщили, что поверхность этой планеты должна быть каменистой, а также там должны происходить сильнейшие вулканические процессы из-за сильнейших приливных эффектов от расположенной рядом звезды.
   Дневная сторона планеты должна быть нагрета примерно до 2,200 C, и по проведенным вычислениям говорят о том, что атмосфера планеты состоит из испаряющихся пород, которые время от времени выпадают в виде осадков.


   http://www.space.com/scienceastronomy/100106-corot-7b-planet.html

[vsevolodson]

Из сотен миллиардов красных карликов Галактики...

маловато будет. как считали?

Точное число красных карликов в Галактике неизвестно. Я сказал навскидку. Официальное число звёзд в МП ~250 миллиардов. (Только оценка!)

ну ладно ладно. интереснее как вы подсчитали кол-во обитаемых планет

[Olweg]

За время полной жизни звезды - ещё может быть, а так, без рассчётов всё это не стоит и копейки.

Естественно. Равно как и аргументы против. Нужно вначале ознакомиться со статьёй исследователей, которая пока отсутствует на arxiv.org (Jackson et al, in prep.)

Там не написано за какое время? И что значит "ледяным гигантом", т.е. нептуном?

За время существования системы, очевидно. Да, "ледяной гигант" - это планета типа Нептуна с тонкой водородной оболочкой.

[Golossvyshe]

Иначе, согласись, жизнь в Галактике была бы, мягко говоря, очень широко распространена, а это не так!

А мы не знаем, насколько распространена жизнь в Галактике. Мы пока можем только гадать. Теоретически возможно, что каждая планета в "зелёной зоне", обладающая гидросферой, является живой. Нельзя даже исключить из рассмотрения сами водные гиганты, а не только их крупные спутники.
Единственным лимитирующим фактором, пока что известным с достаточной точностью (по аналогии с Землёй), может служить время нахождения звезды на главной последовательности. Вероятно, оно должно быть не менее 4-4,5 млрд. лет, т. е как раз звёзды ранних классов вплоть до F бесперспективны с точки зрения жизни.
Что касается бедности ультрафиолетом красных карликов, то это как раз благоприятный фактор. Во всяком случае на Земле жизнь не высовывалась из воды до образования мощного озонового экрана.

Так что ждём открытия первой кислородной атмосферы - это и будет решающим доказательством.