Открытия и исследования экзопланет

[Searcher16]

Кеплеровцы вывалили в открытый доступ фотометрию кампании №12, и она оказалась захватывающей!
Одно из сообщений - о системе WASP-28 (она же K2-1, мишень для пробной прогонки K2, длившейся примерно 9 дней): там в навеску к горячему юпитеру вроде бы видят вторую планету значительно меньших размеров:

EPIC 246375295 aka WASP 28 P=3.4087 days, starting at BKJD 2908.35, duration 3.9 hours, depth 0.014. Maybe additional planet with P2=24.53 days, starting at BKJD 2923.64, duration 3.4 hours, depth 0.0021.

"Звездой дня" стала TRAPPIST-1, она превзошла все мыслимые и немыслимые ожидания:

Looking at Andrews long cadence LC I can at least identify planet b, c, d, e, f, g:
EPIC 200164267, P=1.51087 days, starting at BKJD 2906.52, duration 1.5 hours, depth 0.0078 (planet b)
EPIC 200164267, P=2.4218 days, starting at BKJD 2907.53, duration 1.5 hours, depth 0.0055 (planet c)
EPIC 200164267, P=4.0496 days, starting at BKJD 2905.98, duration 1.5 hours, depth 0.0054 (planet d)
EPIC 200164267, P=6.0996 days, starting at BKJD 2906.66, duration 2.5 hours, depth 0.0034 (planet e)
EPIC 200164267, P=9.20669 days, starting at BKJD 2912.02, duration 2.5 hours, depth 0.0081 (planet f)
EPIC 200164267, P=12.3529 days, starting at BKJD 2906.49, duration 2.5 hours, depth 0.0070 (planet g)
EPIC 200164267, P=16.55 days, starting at BKJD 2906.83, duration 3,5 hours, depth 0.0072 (planet ?)
EPIC 200164267, P=19.9739 days, starting at BKJD 2923.70, duration 3.5 hours, depth 0.0076 (planet h)
EPIC 200164267, P=26.74 days, starting at BKJD 2923.195, duration 1.5 hours, depth 0.0099 (planet ?)

Да, это не глюк и на диаграмме действительно 9 планет, сама TRAPPIST-1 обозначена желтыми кружками в нижнем правом углу, по оси X - соотношение R/Reff, по оси Y- радиусы планет (для "новичков" значения приведены "на глаз"):

[Goodricke]

Да, это не глюк и на диаграмме действительно 9 планет, сама TRAPPIST-1 обозначена желтыми кружками в нижнем правом углу, по оси X - соотношение R/Reff, по оси Y- радиусы планет:

Неужели 9 планет? Интересно! 

[Searcher16]

Это пока предварительные данные от волонтеров (PlanetHunters). Если они не ошибаются, то тепловой режим самой внешней TRAPPIST-1k примерно такой, как в Солнечной на 3.3 а.е. (!)
В принципе, что-то подобное могло проявиться ещё в данных основной миссии Kepler'a, однако у звезд 14+ величины ловить транзиты землеразмерных долгопериодичных планет проблематично, а вероятность захода сразу 9 планет на диск звезды чрезвычайно мала даже для самых плоских систем.
Также в системе TRAPPIST-1 соблюдается нечто аналогичное правилу Тициуса-Боде:

[Андрей Курилов]

вероятность захода сразу 9 планет на диск звезды чрезвычайно мала даже для самых плоских систем.

Что говорит о том, что там не 9 планет, а больше. Хорошо если не 99.

Пока некоторые фантазируют о 9й планете СС, другие находят их даже у других звёзд...

[Dayan]

Вышла новая статья, посвящённая системе TRAPPIST-1: A terrestrial-sized exoplanet at the snow line of TRAPPIST-1.
В ней сообщается о том, что в результате наблюдения системы в рамках миссии "K2", наконец определён период планеты TRAPPIST-1h: он составляет 18.764 суток. Это означает, что TRAPPIST-1h продолжает самую большую цепочку резонансов, известную в мире экзопланет! Орбитальный период TRAPPIST-1h соотносится с периодом шестой планеты TRAPPIST-1g как 3:2.
Радиус планеты составляет 0.715 ^+0.047_–0.043 радиуса Земли, а эффективная температура 169 ± 4 K, т.е. планета находится на снеговой линии системы!
И ещё – благодаря данным с "Кеплера", удалось определить период вращения родительской звезды, а также, совмещая с частотой вспышек, её более точный возраст! Период оценивается примерно в 3.3 суток. Возраст системы лежит в диапазоне 3-8 млрд лет.

Кстати, дополнительных транзитных планет в системе в 74-суточных данных "K2" найдено не было.

P.S. Кое-кого в этой теме расстрелять надо за систематическую дезинформацию. Баномётом, чтоб неповадно было!

[Searcher16]

P.S. Кое-кого в этой теме расстрелять надо за систематическую дезинформацию. Баномётом, чтоб неповадно было!

Да не надо баномета, я сам удалю свою учетную запись... Все равно за все годы я ни одного ценного предпринта сюда не принес.

[LeMay]

P.S. Кое-кого в этой теме расстрелять надо за систематическую дезинформацию. Баномётом, чтоб неповадно было!

Да не надо баномета, я сам удалю свою учетную запись...

  Зря.

[Dayan]

P.S. Кое-кого в этой теме расстрелять надо за систематическую дезинформацию. Баномётом, чтоб неповадно было!

Да не надо баномета, я сам удалю свою учетную запись... Все равно за все годы я ни одного ценного предпринта сюда не принес.

Это была шутка! Я не зря смайлик поставил! Ну что ж это такое?!
Что касается ценности – принесли Вы на форум много интересной информации! Из чего-то последнего – про HD 219134 c хорошая новость была. Что касается TRAPPIST-1, то кто знает – эту систему ещё не раз будут наблюдать и переобрабатывать данные, думаю, что-то новое там обязательно найдут!

[Dayan]

В статье, которая вышла сегодня в Архиве, сообщается об открытии RV-методом 9 новых планет в системах 5 близких красных карликов: The HARPS search for southern extra-solar planets XLI. A dozen planets around the M dwarfs GJ 3138, GJ 3323, GJ 273, GJ 628, and GJ 3293.
Планеты открыты с помощью спектрографа HARPS. Всего в системах звёзд GJ 3138, GJ 3323, GJ 273, GJ 628 и GJ 3293 теперь известно 12 планет.

GJ 3138 – M0-карлик со светимостью 0.045 солнечной. Блеск в V = 10.98^m. Находится на расстоянии 29.9 пк (97.5 св лет).
Около него обнаружено три планеты.
GJ 3138 c имеет период 1.22 суток, m·sin(i) = 1.78 M_⊕. Вероятность транзитной конфигурации для неё составляет 10.5%.
GJ 3138 b имеет период 5.97 суток, m·sin(i) = 4.18 M_⊕.
GJ 3138 d имеет период 257.8 суток, m·sin(i) = 10.5 M_⊕.
Первые две горячее Меркурия, третья находится на снеговой линии системы.

GJ 3323 – M4-карлик со светимостью 0.0027 солнечной. Блеск в V = 12.22^m. Находится на расстоянии 5.32 пк (17.4 св лет).
Около него обнаружено две планеты.
GJ 3323 b имеет период 5.36 суток, m·sin(i) = 2.02 M_⊕.
GJ 3323 c имеет период 40.54 суток, m·sin(i) = 2.31 M_⊕.
Первая планета имеет температурный режим Меркурия, вторая – главного астероидного пояса Солнечной системы.

GJ 273 – M3.5-карлик со светимостью 0.0088 солнечной. Блеск в V = 9.87^m. Находится на расстоянии 3.8 пк (12.4 св лет)!
Около него обнаружено две планеты.
GJ 273 с имеет период 4.72 суток, m·sin(i) = 1.18 M_⊕. Вероятность транзитной конфигурации для неё составляет 4.3%
GJ 273 b имеет период 18.65 суток, m·sin(i) = 2.89 M_⊕.
Первая планета горячее Меркурия, вторая находится в зоне обитаемости, и получает 1.06 той энергии, что получает Земля от Солнца.

GJ 628 (она же Wolf 1061) – M3.5-карлик со светимостью 0.0102 солнечной. Блеск в V = 10.03^m. Находится на расстоянии 4.29 пк (14 св лет).
Около него с 2015 года известно три планеты.
GJ 628 b имеет период 4.89 суток, m·sin(i) = 1.91 M_⊕.
GJ 628 c имеет период 17.87 суток, m·sin(i) = 3.41 M_⊕.
GJ 628 d имеет период 217.21 суток, m·sin(i) = 7.7 M_⊕. Период этой планеты существенно пересмотрен.
Первая планета горячее Меркурия, вторая находится в условной зоне обитаемости, и получает 1.3 той энергии, что получает Земля от Солнца. Третья планета получает энергии лишь немного больше, чем Юпитер в Солнечной системе.

GJ 3293 – M2.5-карлик со светимостью 0.022 солнечной. Блеск в V = 11.96^m. Находится на расстоянии 18.18 пк (59.3 св лет).
Около него обнаружено четыре планеты, две из которых известны с 2015 года.
GJ 3293 e имеет период 13.25 суток, m·sin(i) = 3.28 M_⊕.
GJ 3293 b имеет период 30.6 суток, m·sin(i) = 23.54 M_⊕.
GJ 3293 d имеет период 48.13 суток, m·sin(i) = 7.6 M_⊕.
GJ 3293 с имеет период 122.62 суток, m·sin(i) = 21.09 M_⊕.
Первая планета имеет температурный режим, промежуточный между режимом Меркурия и Венеры. Вторая находится в зоне обитаемости, и получает 1.07 той энергии, что получает Земля от Солнца. Температурный режим третьей планеты промежуточный между температурными режимами Земли и Марса. Четвёртая планета имеет температурный режим пояса астероидов в Солнечной системе.

[Dayan]

GJ 628 (она же Wolf 1061) – M3.5-карлик со светимостью 0.0102 солнечной. Блеск в V = 10.03^m. Находится на расстоянии 4.29 пк (14 св лет).
Около него с 2015 года известно три планеты.
GJ 628 b имеет период 4.89 суток, m·sin(i) = 1.91 M_⊕.
GJ 628 c имеет период 17.87 суток, m·sin(i) = 3.41 M_⊕.
GJ 628 d имеет период 217.21 суток, m·sin(i) = 7.7 M_⊕. Период этой планеты существенно пересмотрен.

И при этом, вместе с периодом, у планеты d сильно возрос и эксцентриситет орбиты – сейчас он оценивается в 0.55 (а был 0.32)! Это чуть ли не рекорд для планет малых масс.
Честно говоря, не очень верится в большие эксцентриситеты небольших планет, которые ещё и входят в состав многопланетных систем (по-крайней мере, в их заметную распространённость). Тут подумалось: что было бы, если бы те же астрономы наблюдали на HARPS какой-нибудь аналог TRAPPIST-1 (только ярче, чтобы такие же точности лучевых скоростей, как для Wolf 1061, были бы возможны для неё на HARPS), в котором многочисленные планеты были бы нетранзитны, и находились бы там в длиннющей цепочке орбитальных резонансов? Быть может, две-три-четыре внутренние планеты были бы открыты, а сигналы от нескольких внешних относительно долгопериодических планет сливались бы вместе, как бы показывая одну планету, обращающуюся на орбите с высоким эксцентриситетом? Если планеты находятся в сильных резонансах (как в TRAPPIST-1, всяких 4:3, 3:2, 5:3, 2:1, и т.д.), то, возможно, распутывать такую систему было бы явно посложнее. Более того, я не могу припомнить ни одной многопланетной системы, открытой исключительно RV-методом, в которой была бы цепочка резонансов, включающая больше только двух или трёх соседних планет. Среди транзитных же систем такого известно много.

[SpaceEngineer]

Честно говоря, не очень верится в большие эксцентриситеты небольших планет, которые ещё и входят в состав многопланетных систем

Как показывает практика, высокоэксцентричные планеты при более подробном рассмотрении действительно оказываются парой планет на вполне круглых орбитах. о крайней мере с газовыми гигантами так. Надо проверить, может быть действительно такие пары находятся в резонансе?

[SpaceEngineer]

GJ 273 – M3.5-карлик со светимостью 0.0088 солнечной. Блеск в V = 9.87m. Находится на расстоянии 3.8 пк (12.4 св лет)!

Так это ж звезда Лейтена! Еще одна ближайшая планетная система в копилку всех фантастов!
Вот что о ней пишет википедия:

Астрометрический анализ снимков звезды, сделанных между 1937 и 1980 годами позволяет предположить, что возле неё вращается как минимум один массивный объект, похожий на юпитероподобную планету.

Ближайшая к Звезде Лейтена звезда — Процион. На небе гипотетической планеты у звезды Лейтена, Процион A, имеющий абсолютную звёздную величину 2,65m, с расстояния 1,2 св. года имел бы видимый блеск −4,52m. Звезда Лейтена с орбиты гипотетической планеты в двойной системе Проциона имела бы видимый блеск в 4,25m

[Dayan]

Очень интересно. Всего-то 1.2 светового года до Проциона от звезды Лейтена!

Кстати, сегодня в Архиве появилась статья, в которой европейские астрофизики смоделировали образование системы TRAPPIST-1: Formation of TRAPPIST-1 and other compact systems.
В их модели все известные планеты этой системы начинали формироваться на снеговой линии. По достижении протопланетами околоземной массы происходила миграция I типа. Миграция первой планеты остановилась там, где протопланетный диск обрывался – родительская звезда на этой стадии была окружена почти пустой магнитосферной полостью. Планеты формировались последовательно. Миграция второй и остальных планет оканчивалась тогда, когда они попадали в "ловушку" орбитального резонанса с предыдущей планетой. По мере рассеивания протопланетного диска, свободная полость вокруг звезды расширялась, но захват каждой из планет в орбитальный резонанс должен был происходить быстрее, чем тот процесс, иначе внутренние планеты избежали бы попадания в резонанс (кстати, в некоторых других системах такое наблюдается, например, в Kepler-32). То есть суммарное время образования и миграции всех планет системы TRAPPIST-1 не должно было превышать всего ~1 млн лет.
Помимо этого, согласно моделированию, на широких по отношению к резонансным планетам орбитах, в некоторых системах могут формироваться планеты-гиганты, которые останавливают поток вещества из внешних областей протопланетного диска во внутреннюю часть.

Вчера в Архиве вышла статья об исследовании системы CoRoT-9: A deeper view of the CoRoT-9 planetary system. A small non-zero eccentricity for CoRoT-9b likely generated by planet-planet scattering.
Напомню, что в этой системе имеется "тёплая" планета-гигант (с массой 0.84 массы Юпитера, и радиусом 1.07 радиуса Юпитера), которая обращается с периодом 95.3 суток вокруг солнцеподобной звезды. Анализ пятилетнего мониторинга лучевых скоростей позволил уточнить параметры планеты и её родительской звезды. В частности, выяснилось, что эксцентриситет орбиты CoRoT-9b хоть не большой, но отличается от нуля: e = 0.133 ^+0.042_−0.037. Авторы предполагают, что этот эксцентриситет может быть объяснён результатом планет-планетного рассеяния – CoRoT-9b своей гравитацией "выбросила" другую планету (с массой около 50 масс Земли) из системы, когда та в результате миграции приблизилась к первой из внешней области протопланетного диска. Как предсказывают авторы, другое следствие этого выражено в том, что орбита CoRoT-9b должна иметь небольшой наклон к начальной плоскости системы, и он может быть обнаружен, например, через эффект Росситера-Маклафлина.
Других планет в системе не найдено (в имеющихся данных).

[Olweg]

Кстати, сегодня в Архиве появилась статья, в которой европейские астрофизики смоделировали образование системы TRAPPIST-1: Formation of TRAPPIST-1 and other compact systems.
В их модели все известные планеты этой системы начинали формироваться на снеговой линии. По достижении протопланетами околоземной массы происходила миграция I типа. Миграция первой планеты остановилась там, где протопланетный диск обрывался – родительская звезда на этой стадии была окружена почти пустой магнитосферной полостью. Планеты формировались последовательно. Миграция второй и остальных планет оканчивалась тогда, когда они попадали в "ловушку" орбитального резонанса с предыдущей планетой. По мере рассеивания протопланетного диска, свободная полость вокруг звезды расширялась, но захват каждой из планет в орбитальный резонанс должен был происходить быстрее, чем тот процесс, иначе внутренние планеты избежали бы попадания в резонанс (кстати, в некоторых других системах такое наблюдается, например, в Kepler-32). То есть суммарное время образования и миграции всех планет системы TRAPPIST-1 не должно было превышать всего ~1 млн лет.
Помимо этого, согласно моделированию, на широких по отношению к резонансным планетам орбитах, в некоторых системах могут формироваться планеты-гиганты, которые останавливают поток вещества из внешних областей протопланетного диска во внутреннюю часть.

Интересно, спасибо за ссылку. Довод в пользу избыточной "океаничности" планет в компактных системах, особенно удалённых от звезды. Посмотрим, подтвердят ли это будущие инструменты.

[Dayan]

Интересная статья вышла сегодня в Архиве препринтов: The stability of tightly-packed, evenly-spaced systems of Earth-mass planets orbiting a Sun-like star.
В ней с помощью численного моделирования авторы попытались определить время, по прошествии которого многопланетные системы становятся нестабильными, в зависимости от расстояния между орбитами планет. Из наблюдательных данных (в частности, "Кеплера") следует, что компактные многопланетые системы спокойно существуют у звёзд самого разнообразного возраста, т.е. они являются стабильными в течение очень длительных периодов времени.
Авторы провели исследование 17.5 тысяч моделирований системы солнцеподобной звезды, вокруг которой обращается пять планет массой с Землю, равномерно располагаемых на определённых расстояниях друг от друга (до 13 общих радиусов Хилла между соседними планетами). Результат показан на картинке в прикреплении. Это функция зависимости времени стабильности системы от начального разделения планет во взаимных радиусах сферы Хилла. t₀ – начальный период внутренней планеты. Начальные орбиты планет предполагаются круговыми и лежащими в одной плоскости. Красной пунктирной линией обозначено критически маленькое расстояние между планетами, при котором почти все системы не доживают и до 100 оборотов.
Хорошо видно, что при начальном интервале между 3 и 8 радиусами сферы Хилла время стабильности системы растёт линейно (самая тёмная линия) на логарифмической шкале. После 8 радиусов оно растёт быстрее. За провалы на графике функции отвечают орбитальные резонансы планет, заметно уменьшающие время стабильности таких систем – в некоторых случаях до 4 порядков (как, например, резонансы первого порядка 3:2 и 6:5).
Вне резонансов время стабильного существования подобных систем превышает 10¹⁰ оборотов внутренней планеты, начиная с расстояний ~10 взаимных радиусов Хилла. Это означает, что близнецы Солнца могут иметь до 5 стабильных планет в своей зоне обитаемости (от 0.99 до 1.70 а.е.)! Конечно, в этом исследовании моделирование делалось только для изолированных систем, т.е. не учитывалось влияние других тел (например, планет вроде Юпитера на внешних орбитах).
Кстати, расстояние между Венерой и Землёй составляет 26 взаимных радиусов Хилла, т.е. между ними можно было бы поместить ещё одну планету (с массой как у любой из них) без угрозы распада системы! И между Землёй и Марсом – тоже!

[SpaceEngineer]

Кстати, расстояние между Венерой и Землёй составляет 26 взаимных радиусов Хилла, т.е. между ними можно было бы поместить ещё одну планету (с массой как у любой из них) без угрозы распада системы! И между Землёй и Марсом – тоже!

Значит можно Венеру и Марс подвинуть ближе к Земле

[Dayan]

Значит можно Венеру и Марс подвинуть ближе к Земле

А ведь ещё бытует мнение, что Солнечная система – полностью укомплектована планетами, и что добавление новых планет, или малейшее изменение орбит имеющихся, должно неизбежно привести к катастрофическим последствиям для системы (взаимным столкновениям планет, выбросу каких-то из них из системы, или падению на Солнце, и т.д.). Но нет – современное моделирование и, тем более, наблюдения других систем, говорят, что это не совсем так.
Можно вспомнить навскидку такие многопланетные системы, как, например, HD 10180, Kepler-90 – в них есть такие соседние планеты, которые находятся на орбитах с меньшим соотношением больших полуосей, чем такое соотношение между орбитами Земли и Венеры, и при этом суммарная масса этих планет на 1-2 порядка превосходит суммарную массу Земли и Венеры! И ничего, благополучно себе существуют, не разваливаясь.

[NukeOsom]

- А на той планете есть охотники?
- Нет.
- Как интересно! А куры есть?
- Нет.
- Нет в мире совершенства!
- вздохнул Лис.

И масса планеты почти как у Земли, и расстояние от планеты до звезды почти как у Земли до Солнца, и звезда тоже карлик как Солнце; только коричневый

https://arxiv.org/abs/1703.08548v1   https://arxiv.org/pdf/1703.08548v1.pdf
An Earth-mass Planet in a 1-AU Orbit around a Brown Dwarf

[vika vorobyeva]

Методом гравитационного микролинзирования обнаружена массивная планета-гигант массой 2.8 ^+2.5/_-1.5 масс Юпитера у М-карлика массой 0.33 ^+0.32/_-0.18 солнечных масс. Расстояние между планетой и звездой (в проекции на небесную сферу) составляет 1.8 ± 0.5 а.е., расстояние до системы ~7 кпк.
https://arxiv.org/pdf/1703.07623.pdf

Столь большие неопределенности вызваны тем, что у системы не удалось измерить микролинзовый параллакс, так что кривая блеска фоновой звезды может быть описана 4 различными решениями для системы-линзы. Авторы открытия возлагают надежды на будущие наблюдения звезды-линзы с помощью "Хаббла" или крупных наземных телескопов, что позволит определить ее массу и выбрать из четырех решений одно правильное.

Еще одна планета, обнаруженная методом гравитационного микролинзирования – OGLE 2016–BLG–1195L b. Масса планеты – примерно 3 земных (2.74 ^+7.86/^-0.49), масса звезды – 0.19 ^+0.56/_-0.03 солнечных масс, расстояние между звездой и планетой ~ 2 а.е. Эта система имеет самое малое отношение масс планеты и звезды q = (4.2 ± 0.7)·10^-5 среди планет, открытых микролинзированием.
https://arxiv.org/pdf/1703.08639.pdf

[Olweg]

Исследователи в ESO получили спектр атмосферы GJ 1132b в четырёх оптических и трёх инфракрасных диапазонах. Диаметр планеты в этих спектрах "гуляет" от 1.2 до 1.8 земного! Авторы принимают средний радиус 1.43 земного, при этом радиус "поверхности" составляет 1.375 земного, а две спектральные полосы - z и K - достоверно блокируются протяжённой атмосферой из-за наличия в ней водяного пара и/или метана.

https://nplus1.ru/news/2017/04/07/superearth-atmosphere
http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aa6477/meta