Открытия и исследования экзопланет

[Dayan]

Интересная статья, которая вышла чуть меньше двух недель назад, напрасно осталась без внимания: No hydrogen exosphere detected around the super-Earth HD97658 b.
В ней авторы проанализировали три транзита планеты HD 97658 b в линии Лайман альфа, полученные на телескопе Хаббла. Напомню, что эта планета представляет собой крупную "тёплую" океаниду (или же субнептун), которая обращается с периодом 9.5 суток вокруг звезды типа K1V.
Предполагалось, что если атмосфера планеты в основном состоит из водяного пара, то в верхней её части молекулы воды под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучения звезды должны постоянно распадаться на кислород и водород. Последний должен образовывать расширенную оболочку, и в больших объёмах постоянно покидать планету. Однако наблюдения опровергают это предположение: термосфера планеты не расширена, а скорость "убегания" водорода не превышает 10⁸ г/с (с достоверностью больше 3 сигм). Это, возможно, частично происходит из-за того, что уровень УФ и рентгеноского излучения на орбите HD 97658 b почти в 3 раза уступает уровню того же излучения на орбите тёплого нептуна GJ 436 b (это было определено из наблюдений на Чандре и XMM-Newton). Кроме того, это может быть из-за низкого содержания водорода в верхней атмосфере планеты, и/или из-за малой эффективности нагрева водорода в ней.

[SpaceEngineer]

Как это - скорость убегания в г/см3?

[Dayan]

Как это - скорость убегания в г/см3?

Грамм за секунду, конечно же. Исправлено.

[Dayan]

В сегодняшней статье астрофизики из США и Великобритании при помощи моделирования рассмотрели судьбу рассеянных планет и их спутников в системах белых карликов: The Fate of Exomoons in White Dwarf Planetary Systems.
В настоящее время известно около 1000 белых карликов, фотосферы которых "загрязнены" планетным материалом. Предполагалось, что источником этого вещества являются планеты, пережившие стадию красного гиганта родительской звезды (т.е. которые имели начальные полуоси своих орбит больше 1 а.е.), но изменившие свои орбиты из-за сброса массы родительской звездой. Такое изменение орбит может привести к близким сближениям планет друг с другом (планет-планетному рассеянию). В результате они переходят на вытянутые орбиты.
Но новое исследование показало, что после планет-планетного рассеяния планеты всё равно очень редко подходят слишком близко к остатку их родительской звезды (белому карлику): ни в одном из 119 моделирований, проведённых авторами, перицентрическое расстояние их новых орбит не составляло меньше 1 а.е. Эти 119 моделирований включали системы, содержащие от 4 до 10 планет с самыми разными массами. Изначально орбиты планет стабильны и плотноупакованы.
Зато источником материала для белого карлика могут стать потерянные планетами экзолуны – многие из них быстро теряются при сближении планет. Если это происходит, то экзолуны переходят на околозвёздные орбиты, причём довольно часто их новые орбиты имеют чрезвычайно высокий эксцентриситет (некоторые экзолуны в моделировании приобрели перицентрическое расстояние меньше 0.1-0.01 а.е.). В каких-то случаях при близком прохождении экзолуна может оказаться внутри полости Роша белого карлика, и быть разрушенной приливными силами.

И, если в системе до конечных стадий эволюции звезды имелся не очень широкий астероидный пояс, то перемещение планет и экзолун также может приводить к выпадению некоторых астероидов на белый карлик.

[vika vorobyeva]

У "двойника Солнца" HIP 68468 методом лучевых скоростей обнаружили две планеты: горячую суперземлю HIP 68468 b минимальной массой 2.9 ± 0.8 земных (период 1.84 дня) и теплый супернептун HIP 68468 с минимальной массой 26 ± 4 масс Земли (период 194 дня).
Звезда немного старше Солнца - ей около 6 млрд. лет, однако лития в ее составе в 4 раза больше, чем ей положено по возрасту. Авторы предполагают, что звезда поглотила одну из своих планет.
https://arxiv.org/pdf/1610.09067v1.pdf
Авторы получили время на "Спитцере" – собираются поискать транзиты внутренней планеты.

[Olweg]

Спасибо за новость, Вика. Рады видеть вас снова на форуме Появляйтесь почаще

[vika vorobyeva]

Спасибо, Olweg
Новостной раздел Астрофорума я просматриваю регулярно – для этого не нужно логиниться.

Чтобы не оффтопить – совмещением замеров лучевой скорости звезды WASP-47 и вариаций времени наступления транзитов измерены массы планет в системе WASP-47:
https://arxiv.org/pdf/1610.09533.pdf
Напомню, что сначала (в 2012 году) в этой системе был обнаружен транзитный горячий юпитер, а затем, когда звезда попала на поле зрения "Кеплера", тот нашел у нее еще две транзитные планеты – горячую суперземлю WASP-47 c и горячий нептун WASP-47 d. В сентябре 2015 года RV-методом была открыта четвертая планета – нетранзитный прохладный гигант WASP-47 e.
Правда, в новой статье авторы переименовали все планеты, кроме b.
Теперь система WASP-47 выглядит так:
e – период 0.78963 суток, масса 9.1 ^+1.8/_-2.9 масс Земли, радиус 1.78 ± 0.03 радиусов Земли, средняя плотность 8.8 ± 2.7 г/куб.см, расстояние до звезды - 3.2 звездных радиуса(!)
b – период 4.16075 ± 0.00016 суток, масса 1.145 ± 0.027 масс Юпитера, радиус 1.123 ± 0.013 радиусов Юпитера, средняя плотность ~1 г/куб.см, расстояние до звезды – 9.7 звездных радиусов
d – период 9.0961 ± 0.0012 суток, масса 15.7 ± 1.1 масс Земли, радиус 3.619 ± 0.044 радиусов Земли, средняя плотность 1.80 ± 0.16 г/куб.см, расстояние до звезды – 16.3 звездных радиуса
c – период 580.7 ± 9.6 суток, минимальная масса 1.13 масс Юпитера, истинная масса 1.47 ^+0.64/_-0.33 масс Юпитера, наклонение орбиты 87 ± 45°

[vika vorobyeva]

Обнаружен вторичный минимум (заход планеты за звезду) в системе HAT-P-11:
https://arxiv.org/pdf/1611.00153v1.pdf

HAT-P-11 b - транзитный очень теплый нептун у оранжевого карлика спектрального класса K4 V. Глубина вторичного минимума составила всего 6.1 ± 1.1 ppm, понадобились математические ухищрения, чтобы из данных "Кеплера" вытащить такой слабый сигнал. Глубина вторичного минимума соответствует геометрическому альбедо планеты 0.39 ± 0.07, что близко к альбедо Нептуна, но ниже альбедо Юпитера, Сатурна и Урана. Эксцентриситет орбиты HAT-P-11 b удалось измерить с огромной точностью: 0.2646 ^+0.0007/_-0.0005. Из-за заметного эксцентристета орбиты температура планеты меняется от 630 до 950К (плюс/минус лапоть, конечно).

[Shandrik]

Обнаружен вторичный минимум (заход планеты за звезду) в системе HAT-P-11:
https://arxiv.org/pdf/1611.00153v1.pdf

HAT-P-11 b - транзитный очень теплый нептун у оранжевого карлика спектрального класса K4 V. Глубина вторичного минимума составила всего 6.1 ± 1.1 ppm, понадобились математические ухищрения, чтобы из данных "Кеплера" вытащить такой слабый сигнал.

Ой не верится.
Напомнило какой-то шпионский фильм, где на фотографии из блика на круглой ручке двери умудрились вытащить отражённый там портрет убийцы.

Вика, можете своими словами объяснить применённый метод?

[vika vorobyeva]

Вика, можете своими словами объяснить применённый метод?

Откровенно говоря, я сама не очень въехала, как они добились такой точности, но вторичный минимум все же видно отчетливо.

Видимо, все дело в том, что HAT-P-11, как звезда яркая, наблюдалась в короткой моде (фотометрия снималась каждую минуту), и кроме того, была накоплена богатейшая статистика (аж 222 транзитных события в короткой моде и еще сколько-то там в длинной, которые авторы статьи не учитывали).
Поскольку звезда активная и вся в пятнах, форма многих транзитов оказалась искажена проходом планеты по пятнам. Чтобы получить "эталонную" форму транзита, авторы выбрали из 222 транзитов 21, где планета по пятнам не проходила и форма транзитной кривой оказалась симметричной. Взяв только эти транзиты, авторы для начала с высокой точностью определили орбитальный период планеты, время середины транзитов и остальные параметры (прицельный параметр и др.). Потом они стали искать в данных вторичный минимум, моделируя его от фазы 0.25 до 0.75 с шагом 0.0025 (всего 200 вариантов). Нашли на фазе 0.659, получилось вот так:



На левом графике – "эталонная" кривая блеска при транзите, на правом – вторичный минимум.

Конечно, достоверность вторичного минимума всего 5.5 сигм, но результат все же похож на правду.
Окончательную ясность внесет телескоп Джеймса Вебба

[e+]

Наткнулся на новость, показавшуюся интересной. Попробовал перевести, в паре мест заменив "ну уж слишком популярные" формулировки на данные из препринта.

Если будет замечания - пишите пожалуйста, у меня всего сутки, чтобы исправить!

[kama]

https://astronomy.ru/forum/index.php?action=post;quote=3830659;topic=126884.2260;last_msg=3836644    Была в теме "Обсуждение новостей без создания темы".

[e+]

Да. Действительно. Правда в "Газете" её что-то совсем уж "обкорнали".

[Olweg]

Интересно. Явно результат планетного "бильярда". Возможно, и в других системах с удалёнными гигантами стоит поискать горячие или тёплые юпитеры.

[e+]

Причём звезда только-только родилась, а планетная система у неё уже есть!

[Скеп-тик]

Звезд там разных возрастов - куча. И они вполне могут обмениваться планетами. Ведь звезды в "толпе" проходят порой в тысяче А.Е. друг от друга, и не один раз.
Гораздо труднее в этой ситуации сохранить внешние планеты.

[e+]

Насколько я понял из статьи, анализ спектра CVSO 30с говорит о том, что это тоже очень молодой объект. Также, авторы статьи говорят что из-за удалённость объекта от звезды (660 а.е. всё-таки!) их совместное движение зарегистрировать пока нельзя. Но оценка возможности того, что это, например, просто блуждающая планета, попавшая даже просто на луч зрения в радиусе 1.85" дала вероятность в 2x10^-5.

Среди возможных сценариев называется и возмущение от другой звезды. Но взаимодействие именно между планетами в системе авторам представляется более вероятным.

Да и группа 25 Ориона - это, вроде бы все молодые, только что образовавшиеся звёзды.

[Searcher16]

У близкого (≈34 световых лет) красного карлика GJ 536 открыт мини-нептун (или тяжелая суперземля, масса 5.36 земных) GJ 536 b на орбите в 8.7076 суток. Орбита планеты близка к круговой (e=0.08). Родительская звезда малоактивна и обращается вокруг своей оси с периодом ≈ 44 суток.

[vika vorobyeva]

У двух оранжевых гигантов HD 86950 и HD 222076 открыты две массивные планеты на широких орбитах:
https://arxiv.org/pdf/1611.07648.pdf

Открытие сделано методом лучевых скоростей в рамках Тихоокеанского планетного обзора (PPPS). В рамках обзора в 2009-2015 годах мониторились лучевые скорости 164 оранжевых гигантов с помощью спектрографов UCLES, FEROS и CHIRON.

HD 86950 – оранжевый гигант спектрального класса K1 III с массой ~1.66 и радиусом 8.8 ± 0.6 масс и радиусов Солнца, соответственно. Светимость звезды составляет то ли 36.3, то ли 33.4 солнечных светимостей (у разных авторов). Звезда удалена от нас на 169 ± 22 пк.
HD 86950 b – массивный теплый гигант с тепловым режимом (грубо) Меркурия. Минимальная масса ~3.6 масс Юпитера, орбитальный период 1270 ± 57 земных суток, большая полуось орбиты 2.72 ± 0.08 а.е., эксцентриситет умеренный - 0.17 ± 0.16.

HD 222076 – тоже оранжевый гигант спектрального класса K0 III, но труба пониже, дым пожиже. Масса ~1.07 солнечных, радиус 4.1 ± 0.6 солнечных, светимость то ли 8.5, то ли 7.84 солнечных. Расстояние до системы – 83.5 ± 4.3 пк.
HD 222076 b – теплый гигант с минимальной массой ~1.56 масс Юпитера. Вращается вокруг звезды на среднем расстоянии 1.83 ± 0.03 а.е., орбита близка к круговой, орбитальный период 871 ± 19 земных суток. Температурный режим средний между температурными режимами Меркурия и Венеры.

Из 164 оранжевых гигантов планеты к настоящему моменту обнаружены у 11 звезд. Понятно, что речь идет лишь о массивных планетах – точность единичного замера 2-5 м/с и небольшое количество замеров не позволяет эффективно вылавливать планеты с массой Сатурна и ниже.

[vika vorobyeva]

Вчера-сегодня в Архиве опубликовано несколько интересных статей.

1. Звезда WAS-20 оказалась двойной с разделением компонентов 0.2578 ± 0.0007 угловых секунд (~61 а.е. в проекции на небесную сферу). Скорее всего, звезды физически связаны. WASP-20A – звезда главной последовательности спектрального класса F9 и температурой 6000 ± 100К, WASP-20B – поздний G или ранний K-карлик с температурой 5060 ± 250К. Авторы рассмотрели два сценария – транзитная планета вращается вокруг звезды A и вокруг звезды B. Второй сценарий приводит к большой разнице возрастов обеих звезд (звезда B казывается гораздо старше звезды A), поэтому авторы сочли его нереалистичным и пришли к выводу, что планета WASP-20 b вращается вокруг звезды A.
Учет светового загрязнения от второй звезды и ее гравитационного влияния привел к пересмотру параметров планеты. Ее масса увеличилась с 0.29 ± 0.02 масс Юпитера до 0.38 ± 0.026 масс Юпитера, радиус тоже слегка вырос (с ~1.20 до ~1.28 радиусов Юпитера), средняя плотность увеличилась с 0.21 до 0.23 г/куб.см, а эффективная температура немного упала (с 1326 до 1282 К с погрешностью в 52К).
https://arxiv.org/pdf/1611.08735.pdf

В общем, бдительность, и еще раз бдительность! Даже подтверждение транзитной планеты методом лучевых скоростей не гарантирует отсутствие вот таких сюрпризов.

2. На "Хаббле" с помощью третьей широкоугольной камеры (WFC3) пронаблюдали вторичный минимум в системе WASP-103 и таким образом измерили яркостную температуру дневного полушария горячего юпитера WASP-103 b. Наблюдения велись в диапазоне 1.1-1.7 мкм. Эмиссионный спектр планеты оказался лишенным деталей (с точностью 175 ppm), при этом яркость планеты относительно звезды слегка увеличивается к длинным волнам. Яркостная температура WASP-103 b оказалась равной аж 2890К.
Как всегда, авторы рассчитывают несколько моделей температурного профиля атмосферы WASP-103 b, но экспериментальные точки ложатся как попало и не позволяют однозначно выбрать между этими моделями. Возможно, на уровне давлений 0.01 бар есть слой облаков или плотной дымки.
Авторы призывают провести аналогичные наблюдения в видимом свете, это позволит обнаружить полосы TiO и VO (если они есть) и сузить количество моделей атмосферы WASP-103 b.
https://arxiv.org/pdf/1611.09272.pdf

3. На "Спитцере" на волне 4.5 мкм провели наблюдения вторичных минимумов еще 5 транзитных горячих юпитеров WASP-13 b, WASP-15 b, WASP-16 b, WASP-62 b и HAT-P-22 b. Я еще толком не вникала – они убирали систематику тремя разными способами и получили три несколько различающихся результата. Но, в общем, вторичные минимумы обнаружены, яркостная температура измерена, авторы спекулируют о соотношениях альбедо и собственного теплового излучения планет.
https://arxiv.org/pdf/1611.08708.pdf