Открытия и исследования экзопланет

[gromm]

Timelapse движения экзопланеты 51 Эридана b по орбите за 4 года
https://universemagazine.com/15121/
https://twitter.com/semaphore_P/status/1193227699956748288

[an]

https://arxiv.org/abs/1911.07355

     Экзопланета с чрезвычайно низкой  плотностью и умеренной температурой.

 Уже сейчас исследование атмосфер транзитных планет-гигантов с помощью просвечивающей трансмиссионной спектроскопии или прямой визуализации выявило большое разнообразие их химического состава и физических свойств.
У многих из  них физические характеристики необычны и не находят пока объяснения.

Одна из таких необычных загадочных планет, планета в  многопланетной  системе  HIP41378, все  транзитные планеты в этой системе имеют относительно низкую плотность и поэтому являются газообразными планетами,  но  самая экстремальная планета в этой системе HIP41378 f, которая представляет собой планету размером с Сатурн (9,2 ± 0,1 R Земли) с аномально низкой плотностью 0,09 ± 0,02 г/ см^3.

Многие горячие юпитеры раздуты давлением горячего газа, и имеют низкую плотность, поскольку их температура иногда намного превышает тысячу градусов, но равновесная температура  HIP41378 f составляет всего ~ 300K
 
Следовательно, он представляет собой планету с умеренной температурой, между горячими юпитерами и более холодными гигантскими планетами Солнечной системы  но экстремально низкой плотностью.

Планетная система HIP41378, с  была обнаружена космическим телескопом "Кеплер" в миссии K2 во время кампании C5, затем транзит планет наблюдался Кеплером повторно в кампании  C18.  Транзит внутренних планет наблюдался и космическим телескопом TESS.

Чтобы измерить массы планет и уточнить их орбитальные периоды и свойства, звезда-хозяин впоследствии наблюдалась с помощью точных спектрометров  HARPS,  HARPS-N, HIRES, и  PFS.
Она представляет собой  карлик позднего F-типа с эффективной температурой T eff = 6290 ± 77K и металличностью [Fe / H] = -0,05 ± 0,10,  и находится на расстоянии 103±2 pc( ~ 336 св. лет)

Её загадочная внешняя планета, с аномально низкой плотностью, обращается вокруг звезды с периодом ~542 дня(1,5 лет) по почти круговой орбите с большой полуосью 1,4а. е. (208 млн. км.)и эксцентриситетом < 0,035.
Масса HIP41378 f составляет  12 ± 3 земнной массы, что с радиусом в 9,2  ± 0,1 R Земли и даёт среднюю плотность  0,09 ± 0,02 г / см^3

 Как следствие, эта планета, вероятно, состоит из большой атмосферы, в которой преобладают водород и гелий, и очень маленького ядра.
 
Такая планета низкой плотности с возрастом 3,1 млрд лет, не предсказывается моделями формирования и эволюции экзопланет, и для неё будет непросто объяснить ее историю.

Одним из возможных объяснений большого радиуса HIP41378 f,  может быть  то, что ее относительно низкая масса получается из за того, что планета окружена оптически толстым кольцом.
 Наличие колец будет искусственно увеличивать видимый радиус планеты, следовательно уменьшая ее кажущуюся плотность.
Такую возможность можно проверит наблюдая транзит планеты в инфракрасном диапазоне, где кольца должны быть оптически более тонкими, чем в полосе Кеплера, и может оказаться что планета  значительно меньше.

Еще одна возможность, это что HIP41378 f является как бы "пуховой" планетой,  с чрезвычайно большой по размеру атмосферой, такой, что внешние слои истекают от планеты.

Такой необычной может быть эта экзопланета.

Хотя HIP41378 f находится в обитаемой зоне, её физические характеристики делают её обитаемость невозможной. и крупные спутники у неё весьма маловероятны.

Тем не менее  HIP41378 f может являеться важной лабораторией для понимания влияния излучения звезды  на физические свойства,  химический состав, и другие свойства  атмосфер планет. 







     

[Dayan]

Уже было в соседней теме: Kepler - космический телескоп для поиска планет.

[an]

Уже было в соседней теме: Kepler - космический телескоп для поиска планет.

Пусть сообщение остаётся.   Все таки тут новые сведения.

[Dayan]

Какие именно новые сведения?

[an]

Какие именно новые сведения?

Возможные объяснения  чрезвычайно низкой плотности планеты.

[Dayan]

Возможные объяснения  чрезвычайно низкой плотности планеты.

Ну да, про кольца у меня нет (другое объяснение про значительную долю водорода-гелия в составе планеты настолько очевидно, и столько раз говорилось во всевозможных темах о планетах с низкой плотностью, что не стоит тратить силы). Авторы отметили, что гипотеза колец будет подробно рассмотрена в готовящейся к выходу статье (Akinsanmi et al.).
Зато есть про главное – эту и остальные планеты системы HIP 41378 (в том числе и про новую), у 4-х из которых впервые определили периоды, и у как минимум 4-х определены массы и плотности.
Но в целом согласен, что оба сообщения дополняют друг друга.

Вы написали:

крупные спутники у неё весьма маловероятны

Только авторы такого не писали. Наоборот, они написали: "Although this large, gaseous planet is not likely to be habitable, it might host habitable exo-moons. Given the brightness of the host star and the favorable orbital period and eccentricity of HIP41738 f, the planet is therefore one of the best planets to search for habitable exo-moons."
Смысл практически противоположный тому, что вы сказали. Во всяком случае, полагаю, потенциально обитаемые спутники на устойчивых орбитах вокруг HIP 41378 f ничуть не менее вероятны, чем плотные кольца.

[Foma]

Сегодня в Архиве препринтов вышла статья от коллектива астрономов из Испании, Китая и Великобритании о результатах наблюдения трансмиссионного спектра горячего сатурна WASP-127b: A feature-rich transmission spectrum for WASP-127b.
Напомню, что WASP-127b – очень неплотная планета, обращающаяся с периодом 4.18 суток вокруг небогатой металлами G5-звезды, которая собирается покинуть главную последовательность. При массе 0.18 масс Юпитера и размере 1.37 размера Юпитера, средняя плотность планеты составляет всего 0.09 г/см³. В предположении нулевого альбедо поверхностная температура на ней оценивается в 1400 K. Таким образом, на планете ожидалась очень протяжённая атмосфера, которая может легко проявить себя при трансмиссионных исследованиях.
Трансмиссионный спектр был получен авторами во время одного транзита WASP-127b с помощью спектрографа на 2.56-м телескопе "NOT", расположенном на Канарском острове Пальма. Действительно, он оказывается совершенно не плоским, т.е. в довольно бедной металлами атмосфере планеты не имеется плотных высотных облаков. На более коротких ("синих") длинах волн спектр показывает сильный наклон, вызванный Рэлеевским рассеянием света. Также там имеется намёк на линию поглощения натрия, хотя качество данных не позволяет авторам утверждать о точном присутствии этого вещества. На более "красных" длинах волн, судя по всему, имеется значительное поглощение света звезды оксидами титана и ванадия (TiO и VO). Однако, как говорят авторы, обнаружение этих веществ на WASP-127b является неожиданностью, учитывая относительно невысокую равновесную температуру, и для планет с T < 1900 K они должны находиться в глубоких слоях атмосферы, в "холодных" ловушках. До сих пор TiO и VO были найдены в трансмиссионных спектрах только двух очень горячих планет (WASP-121b и WASP-48b, 2400 K и 1956 K соответственно), а обнаружение их на WASP-127b может означать, что звёздный свет хорошо проникает очень глубоко в атмосферу этой планеты, изменяя глубинный температурный профиль.

В новой статье, которая вышла на днях (The GTC exoplanet transit spectroscopy survey IX. Detection of Haze, Na, K, and Li in the super-Neptune WASP-127b), приводятся результаты наблюдения транзита WASP-127b спектрографом 10.4-метрового телескопа GTC. В сочетании с данными со спектрографа телескопа NOT, авторы построили новую модель трансмиссионного спектра WASP-127b. Они обнаружили линии поглощения натрия, калия и лития в атмосфере планеты с достоверностью 4.1-σ, 5.0-σ, и 3.4-σ соответственно. Эти линии уширены давлением. В синей области обнаружена рассеивающая свет туманная дымка, покрытие которой авторы ограничивают величиной 52%. Также есть намёки на присутствие воды в красной области.

Свежие результаты по атмосфере  WASP-127b:

A super-solar metallicity atmosphere for WASP-127b revealed by transmission spectroscopy from HST and Spitzer



Достоверно измерены линии поглощения натрия и полосы поглощения воды и углекислого газа, а вот наличие лития и калия подтвердить не удалось. Облака и туман если и есть, то в нижних слоях и общую картину не портят. Распространенности Na, O и C превышают солнечную в 51, 23 и 33 раза, что для планет-гигантов не очень характерно. При этом металличность самой звезды даже несколько меньше солнечной, {Fe/H}=-0.18. Конечный химический состав  атмосферы не приведен, но из моделей следует, что после водорода/гелия самыми значимыми являются CO, H₂O и N₂, причем концентрация первых двух может достигать нескольких процентов, азота же скорее всего на порядок меньше.
Вообще, вблизи эта планета должна выглядеть достаточно интересно. При радиусе ~100 тыс. км шкала высоты атмосферы составляет ~2.5-3 тыс. км (у земной атмосферы -  8 км, у юпитерианской - 27 км). То есть такой довольно размытый "шарик", скорее всего голубоватого оттенка из-за сильно рэлеевского рассеяния в сравнительно чистой атмосфере, с еле различимыми облачными структурами в глубине.

[an]

Авторы отметили, что гипотеза колец будет подробно рассмотрена в готовящейся к выходу статье

 Появился препринт где оценивается насколько возможным может быть объяснение аномально низкой плотности некоторых планет наличием у них колец.

https://arxiv.org/abs/1911.09673

К которым отосятся в частности Kepler 51b, c, и d, Kepler 79d со средними плотностями 0,064  0,034 и 0,038 и 0,09 г/см. куб. и HIP 41378f со средней плотностью 0,09 г/см. куб.

Возможные объяснения низкой плотности этих планет расширением атмосферы от нагрева, или изначально обширной газовой оболочкой, либо тем, что они ещё молоды  и все еще сжимаются, встречаются с затруднениями и поэтому рассматривается возможность объяснения тем, что  кольца , которые могут окружать  эти планеты, проецируются в некоторых случаях на диск звезд и увеличивают их размеры.

Чтобы около этих планет существовали кольца они должны иметь  каменистый состав при этом радиусы колец для Kepler 51b, c, и d, и 79d, должны быть настолько велики, что они выходят за максимально возможный для колец предел,  за которым кольца начинают собираться в спутники. Имеет значение также эффект Пойнтинга — Робертсона приводящий к падению частиц кольца на планету.
 В то же время малая плотность Kepler 18d, 87c, 223d и 223e и Kepler 177  может  быть объяснена скалистыми кольцами.

Определяется какая должна быть в этом случае фотометрическая кривая и приходят к выводу, что планеты должны быть достаточно сплющенными чтобы предотвратить деформирование колец. Планеты должны все же иметь значительные газовые оболочки. В противном случае  время  приливной блокировки будут слишком коротким. Обнаружить кольца может только "James Webb".   Наибольшие шансы для объяснения малой плотности кольцами имеют Kepler 87c и 177c.

[Андрей Курилов]

Возможные объяснения низкой плотности этих планет расширением атмосферы от нагрева, или изначально обширной газовой оболочкой, либо тем, что они ещё молоды  и все еще сжимаются, встречаются с затруднениями

Авторы не учли, что такие планеты могут быть результатом относительно недавних столкновений планет, которые ещё полностью не высветили энергию столкновения и находятся в раздутом состоянии.

Обнаружить кольца может только "James Webb".

Нынче каждая приличная статья должна заканчиваться этой молитвой

[Dayan]

Авторы не учли, что такие планеты могут быть результатом относительно недавних столкновений планет, которые ещё полностью не высветили энергию столкновения и находятся в раздутом состоянии.

Для устоявшихся систем это всё же маловероятно, а таких планет уже известно более десятка (среди планет с одновременно измеренными массами и радиусами в многопланетных системах доля сильно раздутых оказывается довольно значительной). Кроме того это не объясняет наличие сразу нескольких таких планет в одной системе (у Kepler-51 таких планет известно сразу три, у Kepler-223 и Kepler-90 по две), и это в дополнение к обычным мининептунам в тех же системах.
Когда выяснилась природа системы Kepler-11 с её шестью мининептунами, трудно было представить, что это ещё цветочки.

[ЕАМ.]

http://exoplanet.eu/catalog/
В момент своего открытия (2016 год) в экзосистеме звезды HIP-41378 насчитали 5 планет:

Planet            Period(day)    a(AU)   Discovery   Update
             
HIP-41378 b       15.5712      —        2016       2016-06-29
HIP-41378 c       31.6978      —        2016       2016-06-29
HIP-41378 e     131              —        2016       2016-06-29
HIP-41378 d     157              —        2016       2016-06-29
HIP-41378 f     324               —        2016       2016-06-29

А в наше время, в 2019 году (спустя всего 3 года), в этой системе обнаружили лишь 2 планеты. Причем ни одна из них не совпала ни с одной из числа обнаруженных изначально:

    Planet        Period(day)   a(AU)    Discovery   Update
             
HIP 41378 g     62.06       0.3227      2019      2019-11-27
HIP 41378 h    542              —          2019      2019-11-26

Примечательно, что планету HIP 41378 h почему-то решили отождествить с HIP-41378 f,
а HIP 41378 g предпочли не отождествлять ни с чем...

Любопытно, однако.

[SERIV]

А что говорят авторы каталога по этому поводу? Не спрашивали у них куда "подевали" планеты? 

[Goodricke]

Все по прежнему 5 планет 

https://arxiv.org/abs/1809.11116
https://arxiv.org/pdf/1809.11116.pdf

Подожду,что ответит @Dayan

[Dayan]

http://exoplanet.eu/catalog/
В момент своего открытия (2016 год) в экзосистеме звезды HIP-41378 насчитали 5 планет:

А в наше время, в 2019 году (спустя всего 3 года), в этой системе обнаружили лишь 2 планеты. Причем ни одна из них не совпала ни с одной из числа обнаруженных изначально:

Примечательно, что планету HIP 41378 h почему-то решили отождествить с HIP-41378 f,
а HIP 41378 g предпочли не отождествлять ни с чем...

Не морочьте людям голову! Планета f как называлась изначально, так и называется. Никакую планету обозначением h в системе HIP 41378 не называли (т.к. в ней до недавнего времени было известно 5 планет, да и сейчас известно 6). А планета g – новооткрытая шестая планета в системе, известная с момента публикации новой статьи 19 ноября.

Что касается Энциклопедии экзопланет, то там и не такие ошибки бывают, а скорее всего данные о системе HIP 41378 просто не успели нормально обновить.

Все по прежнему 5 планет 

https://arxiv.org/abs/1809.11116
https://arxiv.org/pdf/1809.11116.pdf

Это прошлогодняя статья, периоды 3-х планет ещё не были известны, а 6-я планета не была открыта.

А в наше время, в 2019 году (спустя всего 3 года), в этой системе обнаружили лишь 2 планеты. Причем ни одна из них не совпала ни с одной из числа обнаруженных изначально:

Да что вы говорите! Тут ещё и ваше неумение работать с данными открытой таблицы (не говоря уже про статьи, но то было понятно всегда).

[Foma]

arXiv:1911.11953: OGLE-2016-BLG-1227L: A Wide-separation Planet from a Very Short-timescale Microlensing Event



В 2016 г OGLE обнаружила событие микролинзирования  длительностью всего t_E~3.5 дня, что указывало на малую массу линзы. Поначалу это было интерпретировано как открытие новой блуждающей планеты с массой порядка массы Юпитера, однако сия простая модель давала небольшие, но систематические расхождения с наблюдениями. После тщательного анализа оказалось, что это все же нормальная планетная система, просто масса звезды невелика (~0.1 M_sun), а планета находится на очень широкой орбите (a~3-5 а.е.). Планете повезло красиво слинзироваться, а звезда лишь обеспечила небольшой фоновый сигнал.
Все это заставляет снова пересмотреть оценки распространенности блуждающих планет-гигантов в галактике. Еще в 2011 г считалось, что их едва ли не вдвое больше, чем звезд главной последовательности. Позднее было показано, что число их хорошо если сопоставимо, а значительная часть коротких событий линзирования обусловлена планетами на широких орбитах. На это же указывает и последний результат и по мере повышения точности микролинзовых обзоров популяция блуждающих планет вероятно и дальше будет ужиматься.

[Dem]

Больших блуждающих планет скорей всего в самом деле мало - выкинуть Юпитер из системы может только звезда, а в мультисистеме он не факт что вообще сможет образоваться.
Ну и ещё некое количество автономно сформировавшихся недозвёзд.

[Dayan]

выкинуть Юпитер из системы может только звезда, а в мультисистеме он не факт что вообще сможет образоваться.

Вообще-то сейчас известно уже довольно много планет-гигантов (и не только их), обращающихся в системах двойных и кратных звёзд.

[Dem]

обращающихся в системах двойных и кратных звёзд

Нужна достаточно плотная двойная, типа альфы центавра.

[Dayan]

Нужна достаточно плотная двойная, типа альфы центавра.

Нет, не обязательно. В таких широких двойных, как например HD 80606, Kepler-419, Kepler-420, WASP-94 и других, планеты-гиганты оказались на своих близких и/или чрезвычайно вытянутых орбитах из-за гравитационного влияния звёзд-компаньонов, обращающихся на расстояниях в сотни или тысячи а.е. Формирование многих планет-гигантов тоже может происходить достаточно далеко от своих звёзд (кстати по новым данным Юпитер, очень вероятно, начал формироваться на расстоянии не меньше 50 а.е. от Солнца, но его миграция происходила по типу II из-за взаимодействия с протопланетным диском), но затем часть планет может быть "сброшено" механизмом Козаи близко к родительской звезде (в случае примерно трети всех горячих юпитеров на сильно наклонных орбитах, и планет наподобие HD 80606 b), а часть может оказаться выброшенными из системы.
Но и планет, которые обращаются в системах тесных двойных открыто уже достаточно.