Открытия и исследования экзопланет

[an]

 Сообщается об открытии при наблюдении события микролинзирования OGLE-2017-BLG-1049  планеты -гиганта у звезды  красного (или оранжевого) карлика.

https://arxiv.org/abs/2012.11080


Звезда -линза находится на расстоянии 5.67 + 1.11−1.52 кпк.
Прогнозируемое расстояние между звездой и планетой, соответствующее полной массе системы линз звезда и планета, составляет 3,92 + 1,10−1,32 а.е.   Т. е  планета находится за снеговой линией.
Отношение массы планеты  и звезды q = 9,53 ± 0,39 × 10−3.
Относительное собственное движение линзы и источника, показывает, что они разойдутся в течении десяти лет и потом с помощью телескопа 30-метрового класса звезда - линза может наблюдаться отдельно, и таким образом, можно будет определить ее массу и массу планеты.

Почему  открытия  планет у красных, оранжевых карликов методом микролинзирования важны?
 Такие наблюдения позволяют выбрать из двух моделей планетогенеза  более правильную.

Наблюдения экзопланет радиально скоростным и транзитным методом  большей частью открывают планеты вблизи звезд.  Таким методом открыто небольшое количество гигантов у красных карликов.
Это согласуется с предсказанием  модели аккреции  на ядра формирующихся  планет, для которой частота планет вокруг карлика M K должна быть редкой.

Но другая модель, модель гравитационной неустойчивости протопланетного диска, предсказывает, что такие планеты- гиганты обычны у красных оранжевых карликов, и их  мало открыто потому, что они находятся на больших расстояниях от своих звезд.  Метод микролинзирования позволяет открывать именно такие планеты.
Пока что из малости открытых планет таким методом, достаточной статистики для того,  чтобы можно было сделать какие либо выводы не набралось, и каждое открытие планет на большом расстоянии от красных оранжевых карликов  важно.

 

[an]

 итоги исследований экзопланет за 2020 год.

Какие самые значительные открытия  в области экзопланетологии были в 2020 году?

Если начинать с ближайшей звезды, то у ней была открыта вторая планета, нептун. И уточнены характеристики Проксимы b, минимальная масса уменьшилась, эксцентриситет увеличился.

Также первое открытие планеты методом астрометрии  при наблюдении в радиодиапазоне у красного карлика  или коричневого карлика  TVLM 513?46546, 

Продолжалось рутинное текущее открытие разнообразных планет, горячих и прохладных юпитеров, нептунов и суперземель.
А что касается обнаруженных земель, то следует отметить две новые землеразмерные планеты в обитаемой зоне, Kepler-1649c и   TOI-700.

И наконец открытия которые ждут своего продолжения  и подтверждения.
Это открытие радиоизлучения  от красного карлика  GJ1151, которое возможно вызывается взаимодействием магнитного поля красного карлика и экзопланеты и о котором сообщалось в начале года, а в конце года сообщалось уже об открытии радиоизлучения возникающего в самой магнитосфере экзопланеты.

 В теории появились новые исследования, в частности о влиянии экзолун на образование горячих юпитеров. Луны обращающиеся вокруг юпитеров могут подавлять миграцию планеты к звезде, "т. н. лунная защита", недра планет могут оставаться смешанными  миллиарды лет, возможно что существует еще один разрыв в размерах малых планет помимо известного разрыва Фултона. На этот раз между диаметрами 1 и 1,4 земных.

Ну и начал работу орбитальный телескоп CHEOPS.


Что то может быть и пропущено, возможно.

[LeMay]

 

Комментарий модератора

ЕАМ. получил 60% за псевдонаучный флуд, тема почищена.

[vika vorobyeva]

Представлен горячий субсатурн NGTS-14A b массой 0.092 ± 0.012 масс Юпитера (29.3 ± 3.8 масс Земли) и радиусом 0.444 ± 0.03 радиусов Юпитера (5.0 ± 0.3 радиусов Земли), вращающийся вокруг оранжевого карлика спектрального класса K1 V:
https://arxiv.org/pdf/2101.01470.pdf
Планета вращается на расстоянии 0.04 а.е., делает один оборот за 3.536 суток, ее эффективная температура – 1143 ± 139К. Средняя плотность – 1.4 ± 0.3 г/куб.см, таким образом, это тяжелый нептун, а не легкий газовый гигант.

На расстоянии 3.59 угловых секунд (~1137 а.е. в проекции на небесную сферу) расположен звездный компаньон NGTS-14B с близким собственным движением и удаленностью от Земли, скорее всего, звезды физически связаны и образуют широкую пару.

NGTS-14A b попадает в пустыню горячих нептунов, но представляет собой далеко не самую экстремальную планету этого типа.

[an]

 В архиве препринтов появилась любопытная статья посвященная вопросу, до каких звездных масс происходит образование планет.
Известно, что с ростом массы звезды растет и масса её планет на широких орбитах.
Это было установлено из зависимости частоты встречаемости планет газовых гигантов от спектрального класса, и следовательно массы родительских звезд.

Если раньше планеты у звезд спектрального класса A определялись косвенным методом, через наблюдения проэволюционировавших звезд класса A до стадии красных гигантов, то теперь техника позволяет во многих случаях обнаруживать планеты непосредственно у звезд класса A.
 Было установлено, что встречаемость планет гигантов у них значительно превышает их встречаемость у звезд более поздних классов F, G, K, M.

Но пока неизвестно, есть ли планеты у звезд класса B, и их характеристики, в частности продолжается ли увеличение частоты встречаемости газовых гигантов.(только у одной  класса B9,  HIP 79098,  был обнаружен субзвездный спутник).
Возможно, что  увеличение светимости с ростом массы звезды  рассеивает протопланетный диск прежде чем  планеты успеют сформироваться и частота встречаемости начнет уменьшаться.

Выяснению этого вопроса посвящена статья

https://arxiv.org/abs/2101.02043

Авторы статьи проводили наблюдения по программе BEAST, "Исследование изобилия экзопланет B-звезд" - это прямой обзор изображений с помощью инструмента с экстремальной адаптивной оптикой SPHERE, на Очень Большом телескопе (VLT)  нацеленный на 85 звезд B-типа в молодой области Скорпиона-Центавра.

Первоначальные результаты наблюдений первой эпохи:   обнаружено десять звездных спутников, шесть из которых были ранее неизвестны. Все кандидаты планет в обзоре будут нуждаться в последующих наблюдениях во  второй эпохе, которые являются частью выделенной программы наблюдений и будут выполнены в ближайшем будущем.

[Protey]

У одной из старейших звезд Галактики нашли сразу три древние планеты
https://nat-geo.ru/science/universe/u-odnoj-iz-starejshih-zvezd-galaktiki-nashli-srazu-tri-drevnie-planety/

[an]

У одной из старейших звезд Галактики нашли сразу три древние планеты
https://nat-geo.ru/science/universe/u-odnoj-iz-starejshih-zvezd-galaktiki-nashli-srazu-tri-drevnie-planety/

Это известно.

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,106292.msg5140271.html#msg5140271

[Goodricke]

Астрономы открыли планету с тремя солнцами

В системе KOI-5, расположенной в созвездии Лебедя, в 1800 световых годах от нас, у газового гиганта есть три солнца, движущихся по сложным траекториям.

Об открытии было объявлено на 237-м заседании Американского астрономического общества, коротко о нем рассказывает Science Alert.

https://naukatv.ru/news/astronomy_otkryli_planetu_s_tremya_solntsami
https://en.wikipedia.org/wiki/KOI-5

[Ihtamnet II]

А может кто дать ссылочку на статью об открытии экзопланеты методом микролинзирования? А то поиском находятся только описания самого метода "на пальцах", а интересно было бы взглянуть, что представляет собой кривая яркости при таких наблюдениях.
Спасибо.

[vika vorobyeva]

А может кто дать ссылочку на статью об открытии экзопланеты методом микролинзирования? А то поиском находятся только описания самого метода "на пальцах", а интересно было бы взглянуть, что представляет собой кривая яркости при таких наблюдениях.

Ну вот, из свеженького:
https://arxiv.org/pdf/2101.04696.pdf
Интересующая вас кривая блеска – на стр. 6.

[Foma]

Голландский радиотелескоп LOFAR впервые обнаружил излучение радиоволн   от близкого красного карлика   GJ1151 в созвездии Большая  Медведица, похожее на то, которое вызывается   взаимодействием магнитного поля звезды и её планеты, явление, которое  предсказывалось уже давно. Сильное магнитное поле красного карлика и близость возможной планеты к звезде есть причина такого явления.

https://www.astron.nl/news-and-events/news/lofar-pioneers-new-way-study-exoplanet-environments

В Солнечной системе подобное  происходит при движении Ио в магнитном поле Юпитера, вызывая всплески метрового и декаметрового радиоизлучения от Юпитера, но из за  слабого магнитного поля Солнца и большему расстоянию до планет, аналогичные токи не генерируются в системах Солнце - планета.

Другие методы обнаружения экзопланет пока не подтвердили существования планеты у GJ1151, и она пока числится как возможная. С использованием спектрометра HARPS-N пока только  установлен верхний предел на массу планеты < 5.6 M земл,  но поскольку на близкой орбите нет компаньона звезды, коричневого карлика или гигантской планеты,  данные согласуются с обнаруженным радиоизлучением, возникающим в результате магнитного взаимодействия между короткопериодной планетой земной массы и GJ 1151

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab5b99

Этот метод, открывает путь к новому способу обнаружения экзопланет в обитаемой зоне и изучения окружающей среды, в которой они существуют.

теперь обе статьи есть и в архиве:

arXiv:2002.08727 Coherent radio emission from a quiescent red dwarf indicative of star-planet interaction
arXiv:2002.07850 No Massive Companion to the Coherent Radio-Emitting M Dwarf GJ 1151



Из интересного: звезда наблюдалась 8-часовыми сеансами 4 раза в течении 1 месяца,  радиоизлучение (несколько переменное) было обнаружено только в одном сеансе (см рис выше). Источник светит одинаково в широком диапазоне частот 120-167 МГц, соответствующая изотропная светимость превышает светимость Юпитера в радиодиапазоне >1000 раз. При этом звезда исключительно спокойная: минимальный уровень хромосферной активности, очень большой период вращения (125 дней), рентгена не видно, магнитное поле определить не удалось в виду его малости. В общем, сценарий про магнитное взаимодействие звезды с планетой выглядит разумным. Осталось подтвердить эффект и найти хоть какую-нибудь периодичность.

история получила продолжение:

arXiv:2102.02233: The Habitable-zone Planet Finder Detects a Terrestrial-mass Planet Candidate Closely Orbiting Gliese 1151: The Likely Source of Coherent Low-frequency Radio Emission from an Inactive Star

Измерения лучевой скорости ИК спектрографом HPF на 10м телескопе Hobby-Eberly совместно с данными HARPS позволили обнаружить планету с msini=2.5±0.5M_⊕  на орбите с P=2.02 дня. Фотометрия TESS транзитов не выявила, но есть намеки на слабую модуляцию с амплитудой ~100ppm и с тем же периодом, вероятно это горячее пятно в точке, где магнитные силовые линии, соединяющие звезду с планетой, втыкаются в поверхность звезды.



Общие параметры радиоизлучения, рассчитанные исходя из известной орбиты экзопланеты, оказываются близки к наблюдениям LOFAR, что подтверждает модель субальфвеновского взаимодействия планеты и звезды, аналогичную случаю с излучением от полярных сияний на Юпитере.

[an]

 В архиве препринтов размещен обзор посвященный горячим юпитерам. Горячие юпитеры: происхождение, строение, атмосфера.

https://arxiv.org/abs/2102.05064

В котором подытоживается современный уровень наших знаний об этих объектах начиная от сценариев образования этих объектов и до наших сегодняшних знаний об их атмосферах, внутренней структуре и эволюционной истории .

Вкратце: 

есть несколько путей их образования, формирование in situ, миграция диска и приливная миграция с высоким эксцентриситетом.
Условия вблизи звезды  предотвращают образование из-за гравитационной неустойчивости (одного из двух сценариев образования газовых гигантов, второй, аккреция на ранее образовавшееся твердое  ядро)  а образование достаточно массивного твердого ядра вблизи звезды затруднено.
Поэтому сейчас считается, что  в основном формировались эти планеты вдали от своего нынешнего положения, а затем либо через взаимодействие с протопланетным диском, либо  через приливную миграцию, когда будущий горячий юпитер переводится на высокоэллиптическую орбиту а потом начинают работать  механизмы сглаживания эксцентриситета включают рассеяние планета-планета, или циклические вековые взаимодействия (например, циклы Козаи-Лидова) а также приливное взаимодействие звезда -планета.
Вместе с тем то, что частота встречаемости планет-гигантов, в т. ч. горячих юпитеров, увеличивается с увеличением металличности родительской звезды,  означает, что возможность образования горячих юпитеров in situ, аккрецией на ядро,  тоже не следует исключать полностью.
 К тому же образование горячих юпитеров in situ может объяснить почему существуют многопланетные системы с горячими юпитерами  и с массивными планетами на более широких орбитах.
Авторы заключают: Будущие наблюдения помогут определить важность каждого канала образования горячих юпитеров.


Температурная структура атмосферы планеты чувствительна ко многим факторам, включая поглощение звездного потока как функцию глубины и длины волны, испускание поглощенного потока и любого собственного потока как функцию глубины и длины волны, а также  переход энергии в более прохладные части атмосферы, включая ночную сторону.

доминирующим переносчиком углерода для горячих юпитеров является CO, доминирующим переносчиком азота является N2 а кислород в основном содержится в CO и H2O. В газовой фазе   обнаружены различные атомные металлы, такие как Na и K, которые могут определять оптическую непрозрачность в широком диапазоне температур.  Самые горячие газовые гиганты по содержанию элементов и их видам приближаются к красным карликам.

Обнаружен, как и предполагалось,  широкий спектр тугоплавких облаков , в частности, содержащие магний, силикаты и железо.

что касается атмосферной циркуляции, то она характеризуются значительными перепадами температур между дневной и ночной сторонами. Большой градиент температуры между дневной и ночной сторонами вызывает появление быстрых ветров, которые проявляются в виде движущихся в восточном направлении (распространяющихся в направлении вращения) струй с максимальной скоростью в экваториальных областях. Несмотря на то, что общая картина атмосфер горячего Юпитера остается неизменным со времен начала их исследований, есть много новых условий , которые модели исследуют в настоящее время. Так есть предварительные доказательства смещения горячего пятна в западном направлении, что объясняют влиянием  облаков и несинхронностью вращения.
 для горячих юпитеров с равновесными температурами ниже 2200 K амплитуда фазовой кривой увеличивается, а смещение фазовой кривой уменьшается с увеличением  равновесной температуры.

Образование и эволюция облаков могут иметь и другие важные воздействия на климат и наблюдаемые свойства. Из за того что ветры переносят химические соединения в атмосфере  до того, как они смогут релаксировать до химического равновесия, ожидается, что эффекты химического неравновесия повлияют на состав атмосферы и наблюдаемые свойства горячих юпитеров.

Задачи будущих исследований определить, как часто горячие юпитеры  сформировались или появлялись на стадии газового диска по сравнению с появлением через миграцию с высоким эксцентриситетом на протяжении всей жизни звезды. 
 Дальнейшие теоретические исследования также помогут  понять, могут ли атмосферные свойства горячих юпитеров помочь узнать место их образования  несмотря на разнообразие условий диска, что позволит интерпретировать результаты измерений JWST атмосферных свойств большой выборки горячих юпитеров.

Исследование горячих юпитеров у быстро эволюционирующих, звезд недавно сошедших с  главной последовательности,  даст новое понимание того, как изменяется  планетная структура в зависимости от изменения характеристик звезд.
Таково наше сегодняшнее представление о горячих газовых гигантах в самом кратком изложении.

[leon10010]

Вкратце: 

Можно как то выделять свою мысль-текст, и скопированное?
 Например, скопированное -  в кавычки, подчеркнуть...

[Ultima Thulean]

Есть специальный тег

quote

[Андрей Астрофизический]

Обнаружен, как и предполагалось,  широкий спектр тугоплавких облаков , в частности, содержащие магний, силикаты и железо.

Я сейчас задумался над занятным вопросом... а как физически образуются такие облака?
С точки зрения температуры, все понятно - горячий юпитер, настолько горячий что железо существует в виде жидкого аэрозоля или в виде пара... НО: Это ведь, газовый гигант? И состоит он преимущественно из водорода и гелия. И, при любой температуре и в каких угодно агрегатных состояниях, железо намного тяжелее, чем водород. Особенно это должно быть заметно в гравитации планеты, имеющей несколько масс Юпитера.
И тем не менее, облака из железа и других металлов, появляются в поверхностном слое, таких планет... как???
Неужели там настолько мощная конвекция, что пробирает планету аж до ядра, "зачерпывает" оттуда металлы, и выносит наверх?

[SpaceEngineer]

Я как-то в детстве фантазировал насчёт того, что может быть причиной вековой стабильности большого красного пятна. Может, там какое-то препятствие, вокруг которого закручиваются облака? Скала, но не торчащая из поверхности планеты, конечно, а парящая в воздухе. Вооружившись барометрической формулой, рассчитал, на какой глубине плотность воздуха сравняется с плотностью камня 3-4 г/см3. В таких условиях сила Архимеда сравняется с весом скалы, какой бы огромной она не была. Не помню, сколько получилось, но вполне разумная глубина. Вот только как оценить температуру там, я не знал. Может быть она выше точки плавления скальных пород. А ещё эта "скала" при известных масштабах БКП должна быть размером с планету, но это уже тонкости

Суть в том, что в Юпитер(ах) можно найти такую глубину, где камни и даже железные шарики будут парить за счёт собственной плавучести. Если температура там ниже точки плавления, они будут плавть там, пока конвекция не унесет их в более горячие недра или на дневную сторону, где они испарятся. Такой вот круговорот железа в атмосфере.

Возможно такое?

[Андрей Астрофизический]

Суть в том, что в Юпитер(ах) можно найти такую глубину, где камни и даже железные шарики будут парить за счёт собственной плавучести.

Хмм... а какова плотность металлического водорода? Он ведь, как бы, жидкость. И далее с глубиной, его плотность (и соответственно плавучесть посторонних находящихся в нем объектов), расти уже не будет. Т.е. у способности предметов, плавать в водороде, все равно есть предел.

[Ultima Thulean]

Скала, но не торчащая из поверхности планеты, конечно, а парящая в воздухе

У Лема БКП было Летающим Континентом Гондвана

[Ultima Thulean]

а какова плотность металлического водорода?

А растворяющая способность?

[LV46]

И тем не менее, облака из железа и других металлов, появляются в поверхностном слое, таких планет... как???

Разумное сомнение. Мне вот это (наличие тяжелых элементов в спектре экзоюпитера) видится как такое, что железо (и другие элементы) не "всплыли из глубин", а "нападали" в процессе того, как этот экзоюпитер зачищал свою орбиту. А зачищал он её очень быстро, период обращения-то маленький.