Открытия и исследования экзопланет

[an 2]

В Архиве две статьи посвященные выяснению вопроса  какова частота встречаемости землеподобных планет у поздних красных карликов.
Это представляет интерес  потому, что такие объекты единственно возможные сейчас и в ближайшем будущем для исследования атмосфер земмлеподобных планет в том числе  в обитаемой зоне.
В первой статье

https://arxiv.org/abs/2302.04138

обсуждаются результаты фотометрического мониторинга 22-х красных карликов поздних спектральных  классов подобных TRAPPIST-1 и ярких коричневых от L0 и M9 до M7.
В обзор включены все обнаруженные такие карлики  северного полушария на расстоянии до 15 пк.
Высокая чувствительность средств наблюдения  позволяет количественно оценить полноту  обзора, который позволяет  идентифицировать   > 80%  транзитных короткопериодических (период 0,5-1 дня)  суперземель и мининепунов (R> 1,9 R земл)  и  ~  50%   транзитных планет размером с Землю (1,0−1,2 R земл.).
Авторы исследовали  частоту встречаемости планетных систем подобных TRAPPIST-1  и пришли к выводу, что  таковые составляют  ~ 21% у поздних карликов, чувствительный обзор мог бы такие обнаружить с  50% -ной вероятностью.

Во второй статье

https://arxiv.org/abs/2302.04242
анализ  полной по объему выборки из 363 карликов среднего и позднего M класса в пределах 15 пк с массами от 0,1 до 0,3 M солн., наблюдаемых TESS в секторах наблюдения 1–42.
Искались  фотометрические сигналы двухминутной каденцией для транзитных планет с орбитальным периодом менее 7 дней, были подтверждены  6 известных планет у этого массива и обнаружен планетный кандидат у LHS 475.

Общий вывод из этих статей:

частота встречаемости 0,61(+ 0,24/–0,19) планет земной группы с радиусом >0,5 R земл. на карлик M класса и с и периодом обращения от 0,4 до 7 сут.

Эти новые оценки примерно согласуются с теми которые были сделаны  ранее, например

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,51690.msg3106503.html#msg3106503

где был сделан вывод что  планеты земного размера с периодом < 50 сут есть у  57% красных карликов. В консервативной зоне обитаемости частота встречаемости земель составляет 0.18, суперземель - 0.11.
Во второй  статье также сделан любопытный вывод, что при одинаковой инсоляции у поздних красных карликов водые миры и мининептуны, R>1,5 R земл, встречаются в 14 раз реже чем каменистые планеты, а также то, что и частота встречаемости планет  с радиусом < 0,9 R земл начинает уменьшаться.
Получается что у   карликов среднего и позднего M класса преобладают землеразмерные планеты.

[Golossvyshe]

Отличная подборка статей. Спасибо!

Теперь осталось дождаться обнаружения первой кислородной атмосферы - и можно помирать с мыслью, что мир этот устроен правильно.

[Павел Васильев]

В Архиве две статьи посвященные выяснению вопроса  какова частота встречаемости землеподобных планет у поздних красных карликов.

Весть обнадёживает. А есть ли где-то в архиве усреднённые оценки и по остальным главным спектральным  классам звёзд (OBA не нужны) по всем типам экзопланет и в частности по землеподобным в обитаемых зонах?  Понятно, что данных пока мало, но может кто экстраполировал оценки с некоторой вероятностью хотя бы  на область в радиусе 30пс, а лучше 300пс от солнца. Для иллюстрации я создаю усреднённые схемы планетных систем наиболее интересных с точки зрения обитаемости звёзд и по каждому спектральному классу  в отдельности. С изменением масштаба расстояний но с сохранением пропорций размеров тел, поскольку в реальных координатах трудно объять необъятные просторы систем одним взором. Последний обзор gaia rd3 даёт видимо довольно надёжную оценку числа звёзд с координатами в радиусе 100 пс, но по наличию у них экзопланет данных пока очень мало, велика ошибка экстраполяции.

[Olweg]

Вот тут можно посмотреть:
https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/docs/occurrence_rate_papers.html

[Павел Васильев]

Вот тут можно посмотреть:
https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/docs/occurrence_rate_papers.html

да, нашёл там за 21 год относительное частоты встречаемся землеподобных планет только у FGK  звёзд, но опять же нет статистики отдельно по зонам обитаемости и похоже только для данных существующих секторов наблюдений транзитного метода плюс остальные. А это далеко от реальной картины в сфере с радиусом 100пс.

[Olweg]

но опять же нет статистики отдельно по зонам обитаемост

Почему нет? Вот, например:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021AJ....161...36B/abstract

[Павел Васильев]

Почему нет? Вот, например:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021AJ....161...36B/abstract

Ближе к цели , но там такой вывод -
«С достоверностью 95% оценивается по данным Kepler DR25, что в среднем ближайшая землеподобная планета (с радиусом от 0,5 до 1,5 R ⊕  ) в обитаемой зоне HZ у звёзд класса G и K находится на расстоянии ∼6 пк друг от друга, и около 4 землеподобных экзопланет в обитаемых зонах HZ звёзд класса G и K
находятся в пределах 10 парсек от Солнца.»

Это уже неплохо, однако можно ли даже консервативный интервал частот встречаемости exoterr (вероятность их появления дана не как среднее, а как диапазон 0.37-0.6 для звёзд с температурой 4800-6300K) распространить на весь объём сферы с радиусом хотя бы в 1кпс c учётом неоднородности размещения звёзд по данным Gaia rd3? Наверное с большой натяжкой, потому как вот как выглядят сейчас конусы или прожектора подтверждённых exoterr по данным Kepler DR25+TESS (NASA) с расстояния в 1кпс от Земли - https://exoplanets.nasa.gov/eyes-on-exoplanets/#/filter/Terrestrial/

[Павел Васильев]

распространить на весь объём сферы с радиусом хотя бы в 1кпс c учётом неоднородности размещения звёзд по данным Gaia rd3

И к тому же, данные то привязаны всё к транзитному методу, что видим в плоскости наблюдения, само собой без вида сбоку, про другие кроме Кеплера+TESS ничего не сказано. Так что прогнозная оценка должна дать гораздо большую частоту встречаемости. Вот какую, это пока вопрос. 

[an 2]

В течении двух дней в Архиве появились три статьи об обнаружении у молодой звезды AF Lep ( возраст 24 млн лет), находящейся на расстоянии 27 пк в созвездии Заяц, планеты методом прямой визуализации.

 https://arxiv.org/abs/2302.05420

и https://arxiv.org/abs/2302.06213     
https://arxiv.org/abs/2302.06332

Открытие было сделано на основе сравнения координат звезды, полученных астрометрическими космическими телескопами Hipparcos и  Gaia, при котором выявилась аномалия её собственного движения, откуда следовало, что  она может вызываться планетой, а молодость звезды позволила предположить, что эта планета может быть еще не остывшая и её можно непосредственно наблюдать  в инфракрасном диапазоне.
И наблюдения этой звезды с помощью новой инфракрасной камеры  СФЕРА на телескопе VLT Европейской южной обсерватории эти предрасположения подтвердили.

Во всех препринтах приводятся сходные характеристики этой планеты.
Её масса определяется в  2 - 6 M юпит. ( с большей вероятностью из совместных данных астрометрии и прямых наблюдений в 5,2–5,5 M юпит)
Планета обращается вокруг звезды на расстоянии с большой полуосью в 9 а. е. (1,3 млрд. км) с   эксцентриситетом  0,24 (+ 0,27–0,15).
Далее расположен обломочный диск, недалеко от внутреннего края которого находится эта планета.
Диск начинается от  расстояния в 50  а.е. (7,45 млрд. км) и в области между планетой и диском могут быть еще планеты.

[Foma]

Снова про EXPLANATION.

ИКИ РАН: Восемь кандидатов в экзопланеты открыты с помощью российских роботизированных телескопов

Сейчас в нашей стране создаётся сеть оптических телескопов для проведения постоянно обновляемого обзора транзиентных событий и экзопланет. Основой ее станет комплекс роботизированных телескопов с диаметрами зеркал 50 сантиметров, созданный в Специальной астрофизической обсерватории РАН (Карачаево-Черкесия). Сегодня он включает в себя уже три телескопа, планируется его дальнейшее развитие.

Первые наблюдения здесь начались во второй половине 2020 г. Исследователи из САО РАН, ИКИ РАН и других организаций выполнили глубокий обзор участка неба площадью 1°,5x1°,5. По его итогам было обнаружено восемь новых кандидатов в экзопланеты.

Радиусы найденных экзопланет превышают радиус Юпитера в ≥1.4 раза, а большие полуоси орбит составляют от 0.012 до 0.035 астрономической единицы.

А вот и итоговая статья:

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2023, т.78, №1 ВОСЕМЬ КАНДИДАТОВ В ЭКЗОПЛАНЕТЫ В ОБЗОРЕ НА ТЕЛЕСКОПАХ САО РАН



По прочтении статьи складывается ощущение, что перспективы планетной природы обнаруженных кандидатов весьма сомнительны. В некоторых кривых блеска в явном виде есть вторичный минимум, да и радиусы великоваты. У SOI-6, SOI-4, SOI-1, SOI-8, Rp лежит в диапазоне 1.39–1.64 R_Jup, у остальных Rp~2-2.6 R_Jup. Согласно NASA Exoplanet Archive из 3100 известных транзитных экзопланет лишь 5% имеют радиусы >1.5 R_Jup. Конечно какой-то из найденных кандидатов может оказаться планетой, но вероятность этого невелика. Ну и в целом, вечная печаль отечественной астрофизики - нет возможности провести хорошие RV-наблюдения, без которых самые замечательные кандидаты так и останутся лишь кандидатами. Авторы даже не обещают ничего оптимистичного на эту тему. Тут еще конечно звезды очень тусклые красные карлики с Gmag=17-18, наверное надо 6-метровый БТА с хорошим спектрометром привлекать, чтобы вообще как-нибудь измерить, да и то я не уверен.
Интересно также отметить, что для всех указанных звезд есть фотометрия ZTF, довольно хорошая и подробная. Я проверил и методом BLS уверенно нашел транзиты 4 кандидатов из 8, а именно у SOI-1,2,7,8. То есть можно не проводить многолетний мониторинг, а просто наковырять малоамплитудные затменные кандидаты в готовых обзорах. Все равно эти звезды не входят ни в какие каталоги переменок, по какой-то причине стандартные алгоритмы пропускают их.

[Hagoromo]

Снова про EXPLANATION.

ИКИ РАН: Восемь кандидатов в экзопланеты открыты с помощью российских роботизированных телескопов

Сейчас в нашей стране создаётся сеть оптических телескопов для проведения постоянно обновляемого обзора транзиентных событий и экзопланет. Основой ее станет комплекс роботизированных телескопов с диаметрами зеркал 50 сантиметров, созданный в Специальной астрофизической обсерватории РАН (Карачаево-Черкесия). Сегодня он включает в себя уже три телескопа, планируется его дальнейшее развитие.

Первые наблюдения здесь начались во второй половине 2020 г. Исследователи из САО РАН, ИКИ РАН и других организаций выполнили глубокий обзор участка неба площадью 1°,5x1°,5. По его итогам было обнаружено восемь новых кандидатов в экзопланеты.

Радиусы найденных экзопланет превышают радиус Юпитера в ≥1.4 раза, а большие полуоси орбит составляют от 0.012 до 0.035 астрономической единицы.

А вот и итоговая статья:

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2023, т.78, №1 ВОСЕМЬ КАНДИДАТОВ В ЭКЗОПЛАНЕТЫ В ОБЗОРЕ НА ТЕЛЕСКОПАХ САО РАН



По прочтении статьи складывается ощущение, что перспективы планетной природы обнаруженных кандидатов весьма сомнительны. В некоторых кривых блеска в явном виде есть вторичный минимум, да и радиусы великоваты. У SOI-6, SOI-4, SOI-1, SOI-8, Rp лежит в диапазоне 1.39–1.64 R_Jup, у остальных Rp~2-2.6 R_Jup. Согласно NASA Exoplanet Archive из 3100 известных транзитных экзопланет лишь 5% имеют радиусы >1.5 R_Jup. Конечно какой-то из найденных кандидатов может оказаться планетой, но вероятность этого невелика. Ну и в целом, вечная печаль отечественной астрофизики - нет возможности провести хорошие RV-наблюдения, без которых самые замечательные кандидаты так и останутся лишь кандидатами. Авторы даже не обещают ничего оптимистичного на эту тему. Тут еще конечно звезды очень тусклые красные карлики с Gmag=17-18, наверное надо 6-метровый БТА с хорошим спектрометром привлекать, чтобы вообще как-нибудь измерить, да и то я не уверен.
Интересно также отметить, что для всех указанных звезд есть фотометрия ZTF, довольно хорошая и подробная. Я проверил и методом BLS уверенно нашел транзиты 4 кандидатов из 8, а именно у SOI-1,2,7,8. То есть можно не проводить многолетний мониторинг, а просто наковырять малоамплитудные затменные кандидаты в готовых обзорах. Все равно эти звезды не входят ни в какие каталоги переменок, по какой-то причине стандартные алгоритмы пропускают их.

Классическую планетную "U"-образную кривую первичного затмения показывают только кандидаты SOI-3 и SOI-6. Остальные демонстрируют явную "V", более характерную для двойных звёзд. "V" - образная возможна и для планет, но только для случаев скольщящего транзита, вероятность которого на порядок и более меньше чем у обычных, показывающих чёткую "U". Собственно о чём и писал ранее в этой теме...

[moisav]

Тут еще конечно звезды очень тусклые красные карлики с Gmag=17-18, наверное надо 6-метровый БТА с хорошим спектрометром привлекать, чтобы вообще как-нибудь измерить, да и то я не уверен.

Для проверки на  БТА у таких звезд нет перспектив. Предельная величины нового  волоконного спектрографа, если я правильно помню заявления авторов EXPLANATION - что то вроде 11-12 (при разумном сигнал/шум, позволяющем высокоточные измерения скоростей). 17 mag - это уже предельная для ESPRESSO на VLT (с одним юнитом). Но для Чили - слишком северные кандидаты.
Спекл-интерферометр БТА тоже их не разрешит (с ним закрывали некоторых кандидатов из Коуровского обзора), там предельная величина в районе 15. У нас можно только спектры низкого разрешения для таких звезд делать - определить класс и т.п.

[vika vorobyeva]

Команда, работающая с данными спектрографа CARMENES, выкатила результаты наблюдений в 2016-2020 годах:
https://arxiv.org/pdf/2302.10528.pdf
Наблюдались 362 звезды, составляющие 70% всех известных красных карликов ближе 10 пк. Для 345 из них получены и данные о звездной активности.
Открыто 33(!) новые планеты, параметры 17 уже известных планет уточнены или пересмотрены. Распространенность планет с массами от 1 до 1000 масс Земли и периодами от 1 до 1000 суток оценивается в 1.44 ± 0.2 на один красный карлик.

[VladXe]

В течении двух дней в Архиве появились три статьи об обнаружении у молодой звезды AF Lep ( возраст 24 млн лет), находящейся на расстоянии 27 пк в созвездии Заяц, планеты методом прямой визуализации.

Вопрос по этой звезде: согласно данным Simbad (https://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=AF+Lep) и GCVS (http://www.sai.msu.su/gcvs/cgi-bin/search2.cgi?search=AF+Lep) эта звезда является переменной типа RS Гончих Псов, а они — тесные двойные системы и на том же GCVS указана вторая компонента. Что здесь, что на сайте Планетарные системы она указана как одиночная. Где правильно?

[Olweg]

Команда, работающая с данными спектрографа CARMENES, выкатила результаты наблюдений в 2016-2020 годах:
https://arxiv.org/pdf/2302.10528.pdf
Наблюдались 362 звезды, составляющие 70% всех известных красных карликов ближе 10 пк. Для 345 из них получены и данные о звездной активности.
Открыто 33(!) новые планеты, параметры 17 уже известных планет уточнены или пересмотрены. Распространенность планет с массами от 1 до 1000 масс Земли и периодами от 1 до 1000 суток оценивается в 1.44 ± 0.2 на один красный карлик.

Добавлю, что в выборку попали также 26 транзитных планет, обнаруженных космическими миссиями (преимущественно, очевидно, TESS) и подтверждённых CARMENES. Для оценки использовалась субвыборка из 238 звёзд, отвечающих определённым условиям. Планеты нашли у 43 из них (18%). Доля М-карликов с планетами оценивается в 94⁺⁴_-9%. Таким образом (добавлю от себя), на одну звезду приходится примерно 1.5 планеты в указанном диапазоне параметров.

[Foma]

В течении двух дней в Архиве появились три статьи об обнаружении у молодой звезды AF Lep ( возраст 24 млн лет), находящейся на расстоянии 27 пк в созвездии Заяц, планеты методом прямой визуализации.

Вопрос по этой звезде: согласно данным Simbad (https://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=AF+Lep) и GCVS (http://www.sai.msu.su/gcvs/cgi-bin/search2.cgi?search=AF+Lep) эта звезда является переменной типа RS Гончих Псов, а они — тесные двойные системы и на том же GCVS указана вторая компонента. Что здесь, что на сайте Планетарные системы она указана как одиночная. Где правильно?

Правильно - одиночная.
В начале 2000х ее посчитали спектральной двойной, но последующие наблюдения этого не подтвердили: ни RV, ни астрометрия, ни фотометрия TESS. Здесь подробно описано.

[Foma]

arXiv:2303.01358: A Jupiter analogue and a cold Super-Neptune orbiting the solar-twin star HIP 104045



В рамках многолетней программы Solar Twin Planet Search у звезды HIP 104045, близкого аналога Солнца по массе, размеру, светимости и возрасту, обнаружена многопланетная система с аналогом Юпитера массой msini=0.498±0.074 M_J, P=2315±310 дней и a~3.4 а.е. Вторая планета, супернептун, имеет массу 43.15±10.3 M_e и находится на орбите с P=316±75 дней и a~0.9 а.е. Более близких планет пока не найдено.
Анализ химического состава HIP 104045 показывает повышенное содержание тугоплавких элементов. Скорее всего звезда когда-то поглотила скалистый материал общей массой ~3.5 M_e - вещество из протопланетного диска, либо готовую планету(ы). Похожие аномалии состава были ранее обнаружены у других аналогов Солнца, архитектура их планетных систем заметно отличается от нашей. Вероятно есть некие общие процессы, которые препятствуют частому появлению аналогов Солнечной системы даже у очень солнцеподобных звезд.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве появилась статья, посвященная системе с транзитным нептуном HAT-P-26 b:
https://arxiv.org/pdf/2303.03610.pdf

Во-первых, авторы пронаблюдали 13 новых транзитов этой планеты на наземных телескопах с апертурой от 0.5 до 2.4 м и 3 транзита на "Хаббле", а также использовали в анализе 16 транзитов, наблюдавшихся ранее наземными телескопами, и 3 транзита на TESS. Они нашли, что моменты наступления транзитов HAT-P-26 b испытывают синусоидальные вариации с амплитудой 1.28 минут. Предложенная интерпретация – наличие еще одной (не транзитной) планеты HAT-P-26 c, находящейся с планетой b в орбитальном резонансе 2:1. Массу HAT-P-26 c оценили в 0.02 масс Юпитера (6.36 масс Земли), орбитальный период – в 8.47 суток.
Во-вторых, авторы построили трансмиссионный спектр HAT-P-26 b (в основном по данным 3-й широкоугольной камеры "Хаббла", WFC3). Они нашли, что содержание водяного пара в атмосфере планеты достигает 12 ± 2%, есть также оксид титана TiO в количестве 0.1 ± 0.1%. Надо сказать, другие авторы получали значительно меньшие количества водяного пара (~1.5%). Для уточнения количества воды нужен трансмиссионный спектр лучшего качества и спектрального охвата, который авторы надеются получить с помощью JWST.

[Goodricke]

Международная группа ученых изучила объект, который вращается вокруг звезды 40 Эридана А. Ранее его идентифицировали как экзопланету и назвали 40 Эри b. Как оказалось, это было ошибкой.

Теперь выяснилось, что такой экзопланеты вообще не существует — открытие было ошибочным.

https://hightech.fm/2023/03/09/vulcan-eri
https://phys.org/news/2023-03-star-trek-planet-vulcan.html

[Olweg]

Так планета давно считается "unconfirmed".