Открытия и исследования экзопланет

[Dayan]

Об открытии нового горячего юпитера от обзора KELT сообщает в своей статье группа астрономов: KELT-8b: A highly inflated transiting hot Jupiter and a new technique for extracting high-precision radial velocities from noisy spectra.
Родительская звезда планеты KELT-8b представляет собой G2-субгигант, имеющий массу 1.21 массы Солнца, радиус 1.67 радиуса Солнца и светимость 2.74 солнечной (V = 10.8^m). Горячий юпитер обращается на круговой орбите с периодом 3.24 суток, и при массе 0.87 массы Юпитера имеет размер 1.86 размера Юпитера, что делает его одной из самых раздутых планет из известных (средняя плотность достигает 0.17 г/см³). В предположении нулевого альбедо и эффективного переноса тепла на ночную сторону, поверхностная температура составляет 1675 K.
Система удалена на 236 пк (770 световых лет). Её возраст оценивается в 5.4 млрд лет.

[Searcher16]

На спектрографе SOPHIE у близкого (94 световых года) аналога Солнца HD164595 найден кандидат в нептуны на 40-суточной орбите, массой 16.14 земных.

[Searcher16]

Первые результаты работы GPI: у ранней и молодой (12 млн. лет) F0V-звезды 51 Эридана A обнаружен гигант массой в 2 массы Юпитера. Это самая легкая планета из найденных методом прямого наблюдения, и первая из открытых этим методом у двойной звезды (второй компонент - GJ 3305, поздний оранжевый карлик на 2000 а.е.).

[torque_xtr]

http://phys.org/news/2015-06-helium-shrouded-planets-common-galaxy.html#nRlv

Моделирование процессов испарения атмосфер гигантов показало, что в определенном диапазоне инсоляций в них может иметь место фракционирование водорода и гелия, при котором могут образовываться преимущественно гелиевые гиганты, и такие планеты могут быть довольно распространены.

По идее, это легко себе представить, вспоминая Венеру с ее обогащением дейтерием до H:D = 1:40. Если испарение не гидродинамическое, а определяется выходом в космос самых быстрых молекул/атомов с экзобазы, то разница в массе изотопов 1:2 дает различие средних скоростей в sqrt(2) раз, и если вторая космическая для водорода в 5 раз больше средней скорости при температуре термосферы, то для дейтерия она больше в 7 раз, и достаточно быстрых атомов оказывается на порядки меньше. В случае H:He разница скоростей еще больше, и может быть достаточной для полного отделения водорода и концентрирования гелия в течение времени жизни планеты

Пишут, что гелиевый гигант должен быть серым в отсутствие облачных слоев. Почему? Рэлеевское рассеяние и в гелии, и в водороде работает примерно одинаково хорошо...

Теперь ждем предсказания кислородных гигантов, образующихся при фотодиссоциации всех льдов в оболочке нептуна и уходе водорода в космос. :-)

Мысли по следам -
 Гелиевые планеты должны быть существенно меньше водородных, но больше ледяных, однако их легко перепутать с гигантами с массивными ядрами. HD 149026 b - не оно ли, с учетом высокой температуры?
Кислородные планеты должны быть даже плотнее чисто-ледяных (эпсилон-кислород, насколько помню, уже 2,3 г/см3 при единицах ГПа, при мегабаре плотность уходит за 4, а температура плавления - несколько тысяч), и в отсутствие спектров - не отличимы от суперземель-океанов. В процессе такой фотодиссоциации планета может иметь странное строение - с виду паровый океан, но под водяной мантией - слой фаз твердого кислорода высокого давления, растущий, пока не достигнет поверхности... внутренние две в Kepler-11?

[Dayan]

Такие массивные планеты, как HD 149026 b даже с крайней инсоляцией теряют водород чрезвычайно медленно (я не буду приводить ссылок потому, что уже неоднократно приводилось) - за время жизни звезды всего несколько процентов от полной массы. Высокая плотность HD 149026 b объясняется не испарением, а чем-то другим (например, какими-то условиями при образовании, или импактом). Что касается потери водорода планетами системы Kepler-11, то там тоже эти потери невелики (статьи с оценками также приводились).
Кстати, вот сегодня в Архиве появилась статья (http://arxiv.org/abs/1506.07541) про открытие кометоподобного хвоста у GJ 436b - планеты массой с Нептун, обращающейся вокруг красного карлика за 2.6 суток. Его обнаружили при наблюдении транзита на Хаббле в УФ (линии Лайман альфа). Транзит в этой линии начинается за 2 часа до оптического транзита, и заканчивается более, чем через три часа после (т.к. время наблюдения было ограничено, точно неизвестно). Согласно моделированию, длина хвоста может достигать 15 млн км, а скорость потери водорода - ~10⁸-10⁹ г/с (или 0.1% массы атмосферы за миллиард лет). Однако, как полагают авторы, когда родительский красный карлик был молодым, и вспыхивал, за первый миллиард лет планетой могло быть потеряно до 10% массы атмосферы. Но даже в этом случае речь не идёт о каком-то преобладании гелия над водородом.

[vagabond]

Огромное водородное облако обнаружено вокруг экзопланеты Gliese 436 b
http://ria.ru/space/20150625/1086180416.html

МОСКВА, 25 июн — РИА Новости. Астрофизики обнаружили огромное облако водорода, готовое покинуть экзопланету размером с Нептун нашей Солнечной системы, статья об открытии опубликована в Nature: http://www.nature.com/nature/journal/v522/n7557/full/nature14501.html
В ходе исследования с помощью телескопа "Хаббл" планеты Gliese 436 b (GJ 436 b), вращающейся вокруг красного карлика на расстоянии в 33 световых года от Земли, ученые обнаружили колоссальный водородный шлейф, возникший из-за излучения звезды. Подобное явление вокруг экзопланеты ученые наблюдают впервые.
"Облако выглядит очень впечатляющим, хотя скорость испарения не угрожает планете прямо сейчас", — считает руководитель исследования Дэвид Эхренреич из обсерватории Женевского университета в Швейцарии. "Но мы знаем, что в прошлом, звезда, которая сейчас представляет собой слабый красный карлик, была более активной. Это означает, что планета испарялась быстрее в течение первых миллиардов лет своего существования".
Gliese 436 b — планета за пределами Солнечной системы у звезды Gliese 436, расположенной в созвездии Льва. Является ближайшей известной на февраль 2015 года «транзитной» планетой. Планета по размерам близка к Нептуну: масса равна 22,2 массы Земли, радиус — 4,327 радиуса Земли. Обращается вокруг материнской звезды за 2,64 дня. В мае 2007 года бельгийскими учёными под руководством Микаэль Жийон из Льежского университета установлено, что планета в основном состоит из воды. Вода находится в твёрдом состоянии при температуре порядка 300 градусов по Цельсию и большом давлении.

[Dayan]

  Хоть бы читали то, что написано постом выше.

[vagabond]

Создана модель пылевого диска и планеты звезды Бета Живописца
http://ria.ru/space/20150626/1089109834.html

МОСКВА, 26 июн — РИА Новости. Специалисты НАСА создали суперкомпьютерную модель формирования пылевого диска и планеты вокруг Бета Живописца (Beta Pictoris), говорится в сообщении НАСА.

"Мы создали виртуальную компьютерную модель Бета Живописца для понимания того, как эта звездная система может развиваться в течение миллионов лет. Это первая полная 3D модель пылевого диска (вокруг звезды — ред.), с помощью которой мы можем наблюдать образование планет и отслеживать столкновения между элементами системы",- приводятся в сообщении слова Эрики Несволд, астрофизика из University of Maryland.
Бета Живописца — вторая по яркости звезда в созвездии Живописца. Она расположена на расстоянии в 63,4 светового года от Солнечной системы, в 1,75 раза массивнее Солнца и обладает в 8,7 раза большей светимостью, чем последнее. Система Беты Живописца очень молода, ей около 8-20 миллионов лет.
Тщательные наблюдения выявили у звезды большой диск из газа и пыли, который стал первым сфотографированным около звезды осколочным диском. В дополнение к нескольким поясам из планетезималей и кометам, есть признаки того, что внутри диска возникли планеты и что процесс формирования планет, возможно, всё ещё идёт. Считается, что основным источником межзвёздных метеороидов в нашей Солнечной системе является именно осколочный диск около Беты Живописца.
Европейские ученые обнаружили в системе Беты Живописца планету, которая вращается в плоскости диска, окружающего звезду. На данный момент эта экзопланета — самая близкая к своей звезде из тех, которые удалось сфотографировать. Расстояние между планетой и звездой примерно равно расстоянию между нашим Солнцем и Сатурном.

[vagabond]

Астрономы обнаружили планету-"вампира" в созвездии Андромеды
http://ria.ru/science/20150626/1090048553.html

МОСКВА, 26 июн – РИА Новости. Соседство умирающей звезды и крупной планеты-гиганта приводит к крайне необычным последствиям – на последних стадиях жизни светила ее спутница начнет "высасывать" из нее газы, тем самым омолаживая себя и ускоряя превращение звезды в белого карлика, заявляют астрономы в статье в Astrophysical Journal Letters.
"Когда планеты еще молоды, то они сияют теплом, которое скопилось в их недрах во время их формирования. Но когда они стареют, они постепенно охлаждаются и через некоторое время их невозможно увидеть в ИК-диапазоне. Планеты-"вампиры" научились возвращать себе молодость и заново становиться видимыми", — рассказывает Майкл Джура (Michael Jura) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США).
Как объясняют Джура и его коллеги, планетологи давно подозревали о существовании подобных экзопланет-"вампиров", которые должны находиться в окрестностях престарелых красных гигантов, чьи внешние оболочки постепенно выбрасываются в космос в последние мгновения жизни умирающего светила.
Эти потоки горячего газа, как показывали симуляции, должны захватываться притяжением планеты, падать на ее поверхность и разогревать недра "вампира", заставляя их светиться в инфракрасном диапазоне. Данный процесс в принципе способен омолодить достаточно крупного газового гиганта на 1-2 миллиарда лет.
Группа Джуры, используя мощности орбитального телескопа "Спитцер", впервые нашла потенциальный пример такой планеты-"вампира", наблюдая за рядом престарелых звезд в созвездии Андромеды. Их внимание привлек относительно молодой белый карлик PG 0010+280, открытый в 2006 году одним из авторов статьи.
Данное светило было необычно тем, что в его излучении присутствовала достаточно заметная инфракрасная компонента. Она обычно отсутствует у подобных звезд, кроме крайне редкой разновидности подобных светил – белых карликов-"планетоедов", съедающих останки окружавших их планет и астероидов.
Следы подобных "обедов" сохраняются в спектре белого карлика в виде линий кремния, кислорода, углерода и прочих элементов, которые никогда не встречаются на поверхности мертвых светил.
Как показал анализ спектра PG 0010+280, данный белый карлик не является "планетоедом", а чем-то другим. В результате этого у ученых осталось два варианта – вокруг PG 0010+280 вращается или коричневый карлик, неудавшаяся звезда, или же крупная планета-"вампир".
Пока проверка и той и другой гипотезы не возможна из-за отсутствия достаточно "зорких" телескопов, однако Джура и его коллеги надеются, что новые орбитальные обсерватории, такие как "Джеймс Уэбб", помогут им подтвердить открытие первой планеты-"вампира.

[torque_xtr]

Судя по доступному, HD 149026 b - пограничный случай.  В 1401.2511 утверждается зона выживания 0,02 а.е., в "photoevaporative mass loss from hot jupiters" - 0,05 а.е. у солнцеподобных звезд. A HD 149026 горячее - 3 светимости Солнца и F0 даже сейчас, уже в стадии субгиганта. Сколько там X/EUV, греющего экзосферу - неизвестно, но точно немало. Вторая космическая у планеты 39 км/с, т.е. самый простой критерий испарения - средняя скорость атомов H не меньше ~1/4 от скорости убегания - достигается уже при 4000 К, а так как там, скорее всего, горячее, то потере массы - быть, с темпом, определяющимся облученностью жестким УФ. Но я пока не нашел статей ни о потере массы HD 149026 b, ни даже о светимости ее звезды в X/EUV, (только пишут, что в лайман-альфе ничего толком не измерили из-за низкой светимости самой звезды в той линии [Ehrenreich - evaporation of extrasolar planets]) HD 209458 b уже летит заметно, а у нее вторая космическая даже чуть больше, инсоляция вдвое меньше, а доля ультрафиолета еще меньше. Если для нее потери - 5%, то для HD 149026 b должны быть заметно больше, однако если так объяснять ее плотность, то она должна была иметь гораздо большую начальную массу, с которой испарение невозможно. Обычный сатурн в таких условиях бы испарился...

 Другое дело, что в таких условиях испарение будет гидродинамическим, и "дистилляции" атмосферы не произойдет, а может ли темп джинсова испарения быть достаточным для "дистилляции" всей мантии даже горячего нептуна - вопрос.  Имхо, в некотором диапазоне - может, но в этом еще надо разобраться %) Вообще, режим испарения может показать транзитная спектроскопия в УФ на линиях поглощения - если вместе с водородом летит He, C и O, значит режим гидродинамический (как у HD 209458 b), если H много больше, чем остальных по сравнению с солнечным составом - то джинсов.  (http://arxiv.org/pdf/1411.0387.pdf - предложение мерить по линии магния)

[Dayan]

Судя по доступному, HD 149026 b - пограничный случай.  В 1401.2511 утверждается зона выживания 0,02 а.е., в "photoevaporative mass loss from hot jupiters" - 0,05 а.е. у солнцеподобных звезд. A HD 149026 горячее - 3 светимости Солнца и F0 даже сейчас, уже в стадии субгиганта. Сколько там X/EUV, греющего экзосферу - неизвестно, но точно немало. Вторая космическая у планеты 39 км/с, т.е. самый простой критерий испарения - средняя скорость атомов H не меньше ~1/4 от скорости убегания - достигается уже при 4000 К, а так как там, скорее всего, горячее, то потере массы - быть, с темпом, определяющимся облученностью жестким УФ. Но я пока не нашел статей ни о потере массы HD 149026 b, ни даже о светимости ее звезды в X/EUV, (только пишут, что в лайман-альфе ничего толком не измерили из-за низкой светимости самой звезды в той линии [Ehrenreich - evaporation of extrasolar planets]) HD 209458 b уже летит заметно, а у нее вторая космическая даже чуть больше, инсоляция вдвое меньше, а доля ультрафиолета еще меньше. Если для нее потери - 5%, то для HD 149026 b должны быть заметно больше, однако если так объяснять ее плотность, то она должна была иметь гораздо большую начальную массу, с которой испарение невозможно. Обычный сатурн в таких условиях бы испарился...

Откуда взялись эти 5% для HD 209458 b? Не вводите людей в заблуждение! На самом деле только 0.01-1% потери массы за все 4 млрд существования системы (http://arxiv.org/abs/1308.0561v1).
А по поводу HD 149026 b, то температура экзосферы планет имеет не такую зависимость от УФ и рентгеновского излучения, как для нижних слоёв атмосферы от обычного излучения, поскольку условия для взаимодействий отдельных частиц там радикально отличаются. Емнип, там корень чуть ли не десятой степени инсоляции (УФ), а не четвёртой, как в простом случае Стефана-Больцмана для АЧТ (в условиях термодин равновесия).
Это первое, а второе - это распространённое заблуждение о скорости молекул в 1/4 или 1/5 от скорости убегания. Потеря водорода происходит из экзосфер планет, а не из нижележащих слоёв с более низкими температурами, где выполняется такое условие отношения скоростей. Например, экзосфера Земли нагрета до почти 1000 K, а это значит, что скорости молекул водорода явно больше 1/4 второй космической на высоте экзобазы, а атмосфера и океан являются стабильными. Температура экзосферы не зависит от температуры плотных слоёв атмосферы.
Так что, в условиях HD 149026 b даже Сатурн за время жизни системы (2 млрд лет) не потеряет и нескольких процентов массы атмосферы.

[vika vorobyeva]

Обзор HATSouth объявил об открытии еще одного тяжелого нептуна HATS-7 b:
http://arxiv.org/pdf/1507.01024.pdf

Масса планеты 0.120 ± 0.012 масс Юпитера, радиус 0.563 ^+0.046/_-0.034 радиусов Юпитера, орбитальный период 3.1853 земных суток. Средняя плотность - 0.83 ± 0.18 г/куб.см - говорит о сравнительно малом вкладе водородно-гелиевой оболочки в полную массу планеты - от ~18% до ~9% в зависимости от предположений о составе ядра. Иначе говоря, перед нами именно тяжелый нептун, а не легкий газовый гигант.
Родительская звезда - тихий оранжевый карлик спектрального класса K2 V с высокой металличностью.

[Dayan]

В статье A Venus-Mass Planet Orbiting a Brown Dwarf: Missing Link between Planets and Moons сообщают об открытии системы OGLE-2013-BLG-0723LB/Bb методом микролинзирования. Система составлена из планеты массой с Венеру (0.69 ± 0.06  массы Земли), которая обращается вокруг коричневого карлика (0.031 массы Солнца) на спроектированном на небесную сферу расстоянии 0.34 а.е. Коричневый карлик же входит в состав двойной звезды, и обращается вокруг красного карлика (0.097 массы Солнца) на спроектированном расстоянии 1.74 а.е. Расстояние до системы оценивается в 490 ± 40 пк (1598 световых лет).
Это такой прообраз систем с экзолуной и планетой, обращающихся вокруг звезды.

[Андрей Курилов]

Венера, холодная, как Плутон. Занятно.

[Dayan]

Венера, холодная, как Плутон. Занятно.

Да, причём, если она состоит хотя бы на 30%, как Плутон, или, тем более, наполовину изо льда, то по размеру она больше Земли.

[Olweg]

Да, интересное открытие. Возможно ли микролинзированием открыть массивный спутник у планеты-гиганта? Вроде бы потивопоказаний не видно.

[Amadeus]

Это такой прообраз систем с экзолуной и планетой, обращающихся вокруг звезды.

По поводу коричневых и бурых карликов до сих пор идут споры, к чему их причислить - к звёздам или же газовым гигантам. Повторяется история с Плутоном...

[armadillo]

Венера, холодная, как Плутон. Занятно.

ну близкие планеты коричневые карлики могут нагревать
- инфракрасно
- магнитно
- приливно

[Андрей Курилов]

Думаю, первые экзолуны откроют микролинзированьем

[vika vorobyeva]

Обнаружен двойник Юпитера у звезды – двойника Солнца:
http://www.eso.org/public/russia/news/eso1529/ (пресс-релиз Южно-Европейской обсерватории)
http://arxiv.org/pdf/1507.03998.pdf (статья в Архиве)
Минимальная масса планеты - 0.99 ± 0.06 масс Юпитера, орбитальный период 3830 ± 150 земных суток (10.5 ± 0.5 лет), большая полуось орбиты 4.8 ± 0.1 а.е., эксцентриситет 0.10 ± 0.07.
Родительская звезда очень похожа на Солнце вплоть до содержания тяжелых элементов и возраста (4.0 ± 0.6 млрд. лет).