Открытия и исследования экзопланет

[an 2]

YZ Ceti b, первая экзопланета с достоверно обнаруженным магнитным полем и магнитосферой.



https://arxiv.org/abs/2305.00809


Авторы статьи  в последние несколько лет  наблюдатели за выборкой близких звезд М-типа, которые, как известно, содержат экзопланеты, с целью обнаружения ARE.
ARE, это  авроральное радиоизлучение, возникающее при движении электронов солнечного(или звездного) излучения при вспышках, которые накручиваясь на  линии магнитного поля планеты вызывают т. н. циклотронное радиоизлучение.

В т. ч. проводились наблюдения одной из ближайших планетных систем YZ Ceti, 
http://www.allplanets.ru/star.php?star=YZ%20Ceti

наблюдения  YZ Ceti проводились с помощью модернизированного радиотелескопа Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) в диапазоне 4 (550–900 МГц) девять раз в течение пяти месяцев.

О предварительных результатах уже были сообщения
Открытия новых экзопланет

https://nplus1.ru/news/2023/04/05/yz-ceti?ysclid=lh5nn4zwuf164831437

Сообщается  что радиоизлучение было зарегистрировано четыре раза, два из которых с высокой степенью круговой поляризации, причем радиоизлучение возникало при положении когда  возникает взаимодействия звезды с планетой (SPI) в субальфвеновском режиме.(когда магнитное давление звездного ветра превышает его динамическое давление. )
Достоверность оценивается в  выше 4,37 сигма.
Для того что бы радиоизлучение обладало зарегистрированными  характеристиками напряжение магнитного поля звезды должно быть примерно в 2,4 кГс, а  Нижний предел для полярного магнитного поля планеты составляет 0,4 Гс.
У Земли интенсивность магнитного поля в среднем 0,45 Гс,  У Меркурия ~ 1,1% земного.

Итак,  YZ Ceti b с минимальной массой Msini - 0.75 земн., и температурным режимом  Меркурия, обладает сильным магнитным полем и магнитосферой, неизвестно пока, есть ли у неё атмосфера.
Близкие аналоги это LHS 3844b,  L98-59b,    GJ 1252b.

[vika vorobyeva]

Измерена масса очень теплого гиганта TOI-519 b:
https://arxiv.org/pdf/2304.14703.pdf

Масса оказалась равной 0.463 ^+0.082/_-0.088 масс Юпитера. При радиусе 1.03 ± 0.03 радиусов Юпитера это приводит к средней плотности 0.56 ± 0.11 г/куб.см. Планета нагрета умеренно (687 ± 14 К) и поэтому не раздута.
TOI-519 b оказалась тринадцатой в списке газовых гигантов у красных карликов. Родительская звезда – красный карлик спектрального класса M3 V массой 0.335 ± 0.008 солнечных масс, радиусом 0.35 ± 0.01 солнечных радиусов и светимостью в 71 раз меньше солнечной, удаленный от нас на 115.2 ± 0.5 пк.
Авторы отмечают, что у красных карликов и газовые гиганты в основном легкие, при этом они вращаются вокруг звезд с высокой металличностью (как и газовые гиганты FGK звезд).

[Dayan]

Интересная статья о системе HD 17156 вышла сегодня в Архиве: Revised Properties and Dynamical History for the HD 17156 System.

Авторы сделали переоценку параметров системы на основе старых и новых данных по лучевым скоростям, спекл-изображений и фотометрии, как наземной, так и космической от TESS. RV-данные охватывают 17 лет наблюдений с 2006 года, величина средней погрешности составила 1.415 м/с. TESS наблюдал HD 17156 с 2019 по 2022 годы на 4 секторах – в 18, 19, 25 и 52, на которые попало 5 транзитов HD 17156 b.
"Тёплый" юпитер HD 17156 b на высоко эксцентрической орбите был открыт методом лучевых скоростей в 2007 году, а чуть позже в том же году у него нашли транзиты.

Сегодня эта система выглядит так.
HD 17156 является звездой спектрального класса G0, имеет массу ~ 1.285 M⊙, радиус ~ 1.517 R⊙, Teff ≈ 6046 K, светимость примерно в 2.76 раза превышает солнечную. Металличность превышает солнечную в ~ 1.61 раза. Возраст оценивается в 3.3 ^+1.2_–1.0 млрд лет.
Расстояние до системы составляет 77.27 ± 0.23 пк (или около 252 световых лет).

Газовый гигант HD 17156 b обращается по орбите с периодом 21.2164 суток, большой полуосью ~ 0.163 а.е. и эксцентриситетом e ≈ 0.677, имеет массу 3.26 ± 0.11 M_Jup, радиус 1.094 ^+0.031_−0.030 R_Jup и среднюю плотность ~ 3.08 г/см³. Равновесная температура, 888 ⁺¹²₋₁₁ K, вычислена для расстояния большой полуоси, нулевого альбедо и эффективного распределения тепла.
Время скругления орбиты составляет огромные ~ 20.7 млрд лет.

Авторы показали, что в системе нет дополнительных планет-гигантов с массой Юпитера в пределах 10 а.е. от звезды, и с массой Сатурна до 1 а.е. от звезды. У HD 17156, по-видимому, также нет звёзд-компаньонов. Динамическое моделирование системы говорит о том, что эксцентриситет известной планеты с наибольшей вероятностью можно объяснить результатом давнего планет-планетного рассеяния, кульминацией которого стал выброс из системы другой планеты-гиганта. Её масса могла составлять 0.84 M_Jup, а большая полуось орбиты 0.173 а.е.

[Dayan]

Ещё одна интересная статья вышла в журнале Nature: An infrared transient from a star engulfing a planet.
Пресс-релиз на сайте NASA: Caught in the Act: Astronomers Detect a Star Devouring a Planet.

В 2020 году с помощью нескольких наземных телескопов и космической обсерватории NEOWISE была обнаружена вспышка звезды, которая увеличила свою светимость более чем в 100 раз в течение 10 суток. Этой звездой оказался красный гигант, расположенный в диске Млечного Пути на расстоянии около 12 тысяч световых лет от Земли (направление – созвездие Орла). Характер события был мало похож на вспышку обычной новой звезды. Новые звезды обычно увеличивают свою светимость от тысяч до миллионов раз по сравнению с обычным состоянием, а также всегда окружены потоками горячего газа, но в данном случае наблюдения показали присутствие гораздо более холодных газа и пыли. Короткая вспышка в видимом свете сопровождалась большим увеличением блеска в ближнем инфракрасном диапазоне, которое медленно исчезало в течение шести месяцев, но вся энергия, выделившаяся в результате вспышки, примерно в тысячу раз меньше, чем у стандартной новой. Количество выброшенного материала составило всего ~ 33 M⊕, в основном водорода, и около 1% этого количества приходится на другие вещества, которые сконденсировались в пылевые частицы при удалении от звезды.

Наиболее вероятной интерпретацией является то, что астрономы впервые зафиксировали событие поглощения планеты расширяющейся звездой. Масса звезды сопоставима с массой Солнца, а поглощённая планета была примерно в 1–10 раз больше Юпитера по массе. Перед поглощением планета, вероятно, находилась у самой видимой поверхности звезды, и по спирали приближалась к ней. Длительное время часть вещества звезды выбрасывалась в космос, оттягиваясь гравитацией планеты. В конце концов поглощение привело к ещё большему выбросу вещества звезды. Переданная орбитальная энергия от планеты заставила звезду временно увеличиться в размерах и стать в несколько сотен раз ярче.

Авторы оценивают частоту подобных вспышек от 0.1 до нескольких событий в год на Галактику.

[Dayan]

GJ3470-d и GJ3470-e: открытие совместно вращающихся экзопланет на обменной подковообразной орбите.

https://arxiv.org/abs/2304.11769

Это  первое в истории открытие экзопланет  находящихся на подковообразной обменной орбите.

И опровержение не заставило себя долго ждать: No Evidence for Additional Planets at GJ 3470 from TESS and Archival Radial Velocities.

Фотометрия TESS исключает присутствие в системе GJ 3470 дополнительных планет с заявленными параметрами. Метод лучевых скоростей по всем имеющимся данным также не показывает убедительных сигналов с заявленными периодами.
Авторы говорят, что у GJ 3470 конечно могут существовать дополнительные планеты помимо известного нептуна b, понятно, что с совершенно другими параметрами, чем это описано в статье от любителей, но на сегодняшний день они остаются под порогом обнаружения.

[an 2]

Да, поторопились объявить об  открытии.

[hele]

Скажите, пожалуйста, почему коричневые карлики Луман16 и Wise0855 значатся в каталоге exoplanet.eu, а тоже коричневый карлик, который даже ближе к нам, Wise 0350 - нет?

[Змей Петров]

Короткая вспышка в видимом свете сопровождалась большим увеличением блеска в ближнем инфракрасном диапазоне,

Сомнительно , что поглощение планеты КГ происходит за столь короткое время .

[Olweg]

Скажите, пожалуйста, почему коричневые карлики Луман16 и Wise0855 значатся в каталоге exoplanet.eu, а тоже коричневый карлик, который даже ближе к нам, Wise 0350 - нет?

Как ближе? Ближайшим до сих пор остаётся Луман 16. Тот могли включить из-за не подтверждённой планеты (или точнее, третьего, маломассивного компонента). Впрочем, не знаю точно, какими критериями они руководствуются. Определённо, тот же WISE 0855 не может считаться экзопланетой, несмотря на малую массу. Для таких объектов есть термин «субкоричневый карлик».

[hele]

По расстояниям согласна, сначала Луман16, потом из этих трех объектов - Wise0855, затем 0350.

Думаю, всё же правильно включили в тот каталог: это ведь планеты, скорее, и они экзо-, т.е. вне солнечной системы. Их включили именно как планеты, свободно плавающие в космосе. По формальным признакам.

Тогда, 0350, наверное, там пока нет, из-за расстояния, м.б. еще сомневаются в его классификации.

[Dayan]

Сомнительно , что поглощение планеты КГ происходит за столь короткое время .

Вполне может быть, если верить моделям. Планета до момента поглощения миллионы лет вращалась, постепенно приближаясь к звезде из-за расширения красного гиганта (по-видимому, речь идёт не о большом красном гиганте, а о таком, который ещё только сравнительно недавно начал расширение, недавно был субгигантом, ещё далеко не сотни радиусов Солнца) и трения об атмосферу. Она могла долго "скрести" атмосферу звезды, пока в какой-то момент орбита резко не изменилась из-за критически (экспоненциально) возросшего сопротивления плотной газовой среды.

[an 2]

Подтверждение субсолнечной металличности WASP-77Ab с помощью термоэмиссионной спектроскопии JWST.

https://arxiv.org/abs/2305.07753

Дневной спектр теплового излучения WASP-77Ab в диапазоне 2,8–5,2 мкм, был получен  с помощью прибора NIRSpec  космического  телескопа Джеймса Уэбба.

Ранее было обнаружено, что горячий юпитер WASP-77Ab имеет субсолнечную металличность и солнечное соотношение углерода и кислорода (C/O) = 0,4 по линиям поглощения H2O и CO, обнаруженным с помощью спектроскопии высокого разрешения.

По результатам измерения JWST было  выполнено  атмосферное восстановление спектра JWST в предположении химического равновесия, найдена  субсолнечная металличность [M / H] = -0,91 (+ 0,24 /- 0,16) и отношение C / O = 0,36 (+ 0,10 /-0,09).
Были идентифицированы линии  H2O и CO и ограничено  их содержание, но CO2 в спектре не найден.

 Сравнение спектров теплового излучения полученных для  WASP-77Ab и HD 149026b показывает, что оба горячих юпитера имеют почти одинаковые яркостные температуры в ближнем инфракрасном диапазоне, но совершенно разные составы атмосфер,   так у HD149026 отчетливо проявляется линия CO2,что указывает на её большую металличность.
Уже  первые результаты JWST показывают, что металличность горячих юпитеров может варьировать от субсолнечного, WASP-77Ab, до солнечного,  WASP-18b, превосходящего солнечную десятикратно, WASP-39b, и в большее число раз (до 200),HD149026b.
Это  демонстрирует большое разнообразие состава атмосфер горячих юпитеров, которое помогает понять происхождение и эволюцию этих планет.
В частности определяется разнообразие атмосфер сравнительно небольшим числом параметров  протопланетных дисков, или же оно зависит от большего числа начальных условий, во многом случайных,  и в частности какова роль гигантских столкновений ядер протопланет, которые приводят к обогащению протопланет металлами.

[an 2]

Ограничение толщины атмосферы спутника TRAPPIST-1 b по результатам наблюдения вторичного затмения JWST полученное независимым методом.

https://arxiv.org/abs/2305.10414

Недавно сообщалось о первом измерении JWST теплового излучения 'этой  каменистой экзопланеты. Предполагаемая яркостная температура TRAPPIST-1 b на дневной стороне на уровне 15 мкм согласуется с тем, что у планеты нет атмосферы и, следовательно, нет механизма, с помощью которого тепло передается на ее ночную сторону.

В новой статье сравнивается  измеренная глубина вторичного затмения TRAPPIST-1 b с предсказаниями набора самосогласованных моделей радиационно-конвективного равновесия, чтобы количественно определить максимальную толщину атмосферы, согласующуюся с наблюдениями.
Установлено, что  возможные атмосферы (т. е. содержащие не менее 100 частей на миллион CO2) с поверхностным давлением более 0,01 бар ( максим. 0,1 бар) исключаются , независимо от выбора фоновой атмосферы.
Более плотные атмосферы до 10 бар (100 бар)  допускаются только в том случае, если в атмосфере отсутствуют какие-либо сильные поглотители в среднем ИК-диапазоне, что  авторы считают маловероятным.
Исключается также наличие облаков.

Дополнительно авторы статьи рассмотрели возможные эмиссионные спектры безатмосферных каменных планет различного состава.
Обнаружено , что различные силикатные поверхности соответствуют измеренной глубине затмения с точностью до 1σ, а наиболее подходящее альбедо будет серым и  составляет 0,02 ± 0,11.

[vika vorobyeva]

Обнаружено , что различные силикатные поверхности соответствуют измеренной глубине затмения с точностью до 1σ, а наиболее подходящее альбедо будет серым и  составляет 0,02 ± 0,11.

По всей видимости, поверхность залита базальтовыми лавами аналогично лунным морям.

[Змей Петров]

Альбедо 0.02 это сажа .

И как может быть 0,02 ± 0,11 ?

[vika vorobyeva]

И как может быть 0,02 ± 0,11 ?

Альбедо от 0 до 13%, но скорее всего 2%. Как-то так.

Обнаружено , что различные силикатные поверхности соответствуют измеренной глубине затмения с точностью до 1σ

Все-таки базальты, а не сажа.

[Змей Петров]

М.б. оно и как-то так , но я как-то с трудом представляю отрицательное альбедо

[Mercury127]

Да скорее описка, и на самом деле там 0,20 ± 0,11

[Olweg]

Нет, в статье именно 0.02±0.11.

[an 2]

Нет, в статье именно 0.02±0.11.

Какая то неточность. Все таки препринт однако.