Открытия и исследования экзопланет

[Goodricke]

У экзопланеты TRAPPIST-1e разрушилась атмосфера

https://lenta.ru/news/2024/02/22/exoplanet/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad206a

[vika vorobyeva]

С помощью наблюдения эффекта Росситера-МакЛафлина измерено наклонение плоскости орбиты к оси вращения звезды у шести горячих юпитеров WASP-77 A b, WASP-101 b, WASP-103 b, WASP-105 b, WASP-120 b и WASP-131 b: https://arxiv.org/pdf/2403.15631.pdf

WASP-131 b оказался на ретроградной орбите: проекция наклонения на небесную сферу lambda = 161 ± 5°.
Орбита WASP-101 b заметно наклонена: lambda = 34 ± 3°.
Остальные четыре планеты вращаются примерно в плоскости своей звезды:
У WASP-77 A b lambda = -8 ± 19°,
у WASP-103 b lambda = 2 ± 36°,
у WASP-105 b lambda = -14 ± 28°,
у WASP-120 b lambda = -2 ± 4°.
Впрочем, проекция наклонения может быть небольшой, а сам трехмерный угол – весьма приличным. Так, для WASP-77 A b удалось определить наклонение к лучу зрения оси вращения звезды (42 ± 12°), отсюда трехмерный угол наклонения плоскости орбиты к оси вращения звезды составил 48 ± 22°.

Также авторы попытались получить трансмиссионные спектры всех шести планет, но те оказались плоскими из-за наличия высотной дымки.

[Foma]

Возможное первое обнаружение радиоизлучения от внесолнечной планеты.

https://arxiv.org/abs/2012.07926

В статье представляются результаты наблюдений проведённых с целью обнаружить радиоизлучения экзопланет у 55 Рака,  υ Андромеды и τ Волопаса. Предварительные выводы дают основание полагать, что возможно зарегистрировано всплесковое радиоизлучение от планеты у τ Волопаса.

τ Boo двойная звезда,  главный компонент которой желто -белый карлик спектрального класса F, его планета горячий юпитер обращающийся с периодом в 3,3 дня, и массой Msini = 3,9 юп.
Проверка возможных причин ложного срабатывания на радиоизлучение таковых не обнаружила.
 Возможное объяснение - радиоизлучение экзопланеты τ Boo b возникает через циклотронный мазерный механизм.
Это возможно только если экзопланета обладает магнитным полем, радиоизлучение даст возможность определить характеристики экзопланетного магнитного поля, сравнить его с полем например Юпитера, узнать физическое состояние недр экзопланеты.
Открываются новые перспективы в познании природы экзопланет.

arXiv:2403.16392: Follow-up LOFAR observations of the τ Boötis exoplanetary system

Новые продолжительные наблюдения τ Волопаса не выявили никакого радиоизлучения от планеты, предыдущие результаты признаны ненадежными, вероятно связанными с какой-то неучтенной систематикой. В общем, у нас опять нет ни одного достоверного обнаружения магнитосферного радиоизлучения от экзопланеты.

[vika vorobyeva]

В системе HD 104067 открыли еще две планеты: https://arxiv.org/pdf/2403.17062.pdf

Первую планету – легкий газовый гигант b – представили еще в 2009 году. По последним данным, орбитальный период планеты b составляет 55.85 ± 0.02 суток, большая полуось орбиты 0.267 ± 0.003 а.е., эксцентриситет 0.12 ± 0.05, минимальная масса 62.1 ± 3.3 масс Земли (0.195 ± 0.01 масс Юпитера), температурный режим близок к температурному режиму Меркурия.
С тех пор было получено много новых измерений лучевой скорости звезды, а также звезду наблюдала TESS. В итоге были обнаружены еще две планеты, обе на внутренних относительно планеты b орбитах.
HD 104067 c – нептун минимальной массы 13.2 ± 1.9 масс Земли с орбитальным периодом 13.899 ± 0.004 суток. Эксцентриситет выглядит немаленьким, но пока плохо определенным – 0.29 ± 0.13. Большая полуось орбиты 0.1058 ± 0.0013 а.е.
HD 104067 d расположена еще ближе к звезде, и эта планета оказалась транзитной. Период  2.15382 ± 0.000004 суток, радиус 1.30 ± 0.12 радиусов Земли, масса пока неизвестна. Авторы нашли, что гравитационное влияние двух внешних планет должно сильно возмущать ее движение, так что рассеяние приливной энергии будет приводить к дополнительному энерговыделению. По мнению авторов, планета d должна быть горячим и массивным аналогом Ио, а возможно, и сплошным лавовым океаном с температурой 2600 К.

[NоrtoN]

У экзопланеты TRAPPIST-1e разрушилась атмосфера

https://lenta.ru/news/2024/02/22/exoplanet/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad206a

Я так понимаю это расчёты без учёта подпитки атмосферы океаном?

[vika vorobyeva]

Измерив эффект Росситера-МакЛафлина, определили наклонение плоскости орбиты легкого газового гиганта TOI-5398 b к звездному экватору:
https://arxiv.org/pdf/2404.02969.pdf
Проекция наклонения на небесную сферу lambda = 3.0 ^+6.8/_-4.2°. Оценив наклон оси вращения звезды к лучу зрения, авторы смогли определить и полный (трехмерный) угол наклонения psi = 13.2 ± 8.2°. Другими словами, орбита планеты TOI-5398 b мало наклонена к экватору звезды.

[Foma]

Новости с конференции Extreme Solar Systems V, проходившей 16-21 марта.

1) TESS открыл GJ 238b, горячую (T_eq~900 К) транзитную экзопланету размером с Марс на орбите с P=1.72 дня у M2.5 карлика в 12 пк от нас. Звезда находится у южного полюса эклиптики и наблюдалась TESS почти непрерывно, что и позволило вытащить слабый сигнал.

2) У неуказанного красного гиганта обнаружен горячий нептун низкой плотности. Планета массой 19.2 М_e и радиусом 6.2 R_e как-то сумела выжить на орбите с P=4.21285 дня.

3) TESS, ESPRESSO и HARPS нашли ультракороткопериодический нептун TOI-3261b c P=0.8831279 дня, R=4 R_e, M=30 M_e и равновесной температурой 1854 К. Это всего лишь 4ая известная планета-огарок нептуновых размеров. Из популяции таких планет авторы надеются определить минимальную массу зародыша, необходимую для формирования газового гиганта.

4) Редкая удача: TESS и CHEOPS нашли транзитную землю у яркого и близкого (12 пк) M4V карлика Gliese 12. Планета радиусом 0.92 R_e находится на орбите с периодом 12.76 дня и имеет рановесную температуру 315 К! Среди всех экзопланет земного типа она представляется архиперспективной в плане атмосферы и обитаемости и наверно будет даже получше планет TRAPPIST-1. Gliese 12b несомненно будет исследоваться JWST.

5) Определена масса горячего юпитера TOI-519b, она оказалась равной 0.5 M_J. Подвиг состоит в том, что планета находится у очень тусклого (V=17.35) М-карлика и для  наблюдений привлекали 8-метровый телескоп Субару. Это по-моему вообще самая слабая звезда, у которой удалось провести RV-замеры.

6) Представлены результаты наблюдений 55 Cnc e "Веббом". Эта горячая суперземля отличается переменной глубиной транзитов в видимом и ИК-диапазоне, что пытались объяснить несинхронным вращением, атмосферой или вулканической активностью. Новые данные JWST только усугубили сумятицу. Оказалось, что глубина транзита на 4.5 мкм меняется от 8 до 123 ppm в течении недели, а на 2.1 мкм - от -5 до 44 ppm. ИК-спектры также оказались сильно переменными и без четких спектральных особенностей. Возможно у планеты все-таки есть нестационарная разреженная атмосфера из CO или CO₂, либо вулканы действительно создали полупрозрачный газопылевой тор вдоль орбиты планеты, навроде плазменного тора Ио.

[Olweg]

Спасибо за обзор.

4) Редкая удача: TESS и CHEOPS нашли транзитную землю у яркого и близкого (12 пк) M4V карлика Gliese 12. Планета радиусом 0.92 R_e находится на орбите с периодом 12.76 дня и имеет рановесную температуру 315 К! Среди всех экзопланет земного типа она представляется архиперспективной в плане атмосферы и обитаемости и наверно будет даже получше планет TRAPPIST-1. Gliese 12b несомненно будет исследоваться JWST.

Всё-таки горячевата. У М-карликов границы зоны жизни сдвинуты из-за более низкого альбедо в ИК. Например, TOI-700 d с равновесной температурой 276 К находится у внутренней границы консервативной зоны жизни, а TOI-700 e с 305 К - уже в «оптимистичной» зоне жизни. 315 К для планеты у М4V опасно близко к венерированию.

[Vavanzer]

Редкая удача: TESS и CHEOPS нашли транзитную землю у яркого и близкого (12 пк) M4V карлика Gliese 12. Планета радиусом 0.92 Re находится на орбите с периодом 12.76 дня и имеет рановесную температуру 315 К! Среди всех экзопланет земного типа она представляется архиперспективной в плане атмосферы и обитаемости и наверно будет даже получше планет TRAPPIST-1. Gliese 12b несомненно будет исследоваться JWST.

   Многовато, у Земли равновесная температура околонулевая, а у поверхности за счет атмосферы  до 50-60° больше. С учетом если не будет вращения, дневная сторона будет раскаляться еще больше, + добавка к равновесной температуре. Океаны на грани закипания будут!))) Бурная конвекция в атмосфере и гидросфере.

[Vavanzer]

2) У неуказанного красного гиганта обнаружен горячий нептун низкой плотности. Планета массой 19.2 Мe и радиусом 6.2 Re как-то сумела выжить на орбите с P=4.21285 дня.

  Может быть она падает внутрь звезды? Застали ее на оч тесной орбите!
  Вот интересно. Изначальный момент вращения до стадии гиганта, передается ли уже раздутой оболочке, придавая ей скорость, в итоге чего планеты могут не тормозиться, как об стоячую атмосферу, или даже ускоряться.

[vika vorobyeva]

Астрометрия как метод поиска экзопланет – метод давний, но несчастливый. С помощью астрометрии было открыто, а потом закрыто множество планет-глюков, из которых самыми известными стали три планеты у звезды Барнарда. В Экзопланетном архиве НАСА только для 3 из 5602 подтвержденных планет в качестве метода обнаружения указана астрометрия. Проблема состоит в необходимой точности определения положения звезды на небесной сфере, которая должна быть на уровне единиц, максимум десятков микросекунд дуги.
Определенные надежды возлагаются на "Гайю", но придется ждать релиза DR5, который выпустят предположительно в 2028 году.

Однако сегодня неожиданно (для меня) вышла статья об открытии с помощью наземной(!) астрометрии планеты у близкой пары красных карликов GJ 65 AB:
https://arxiv.org/pdf/2404.08746.pdf
Насколько я поняла, авторы воспользовались интерферометром VLTI из двух 8-метровых телескопов и инструментом (или методикой, тут я не поняла) GRAVITY. С 2016 по 2023 год они наблюдали пару красных карликов GJ 65 AB, удаленных от нас всего на 2.67 пк, точно измеряя угловое расстояние между компонентами. Компоненты – две почти одинаковые маломассивные звезды массами 0.122 ± 0.002 и 0.116 ± 0.002 солнечных масс, вращающихся вокруг барицентра системы с периодом 26.38 лет. Большая полуось орбиты – 5.459 ± 0.002 а.е., эксцентриситет 0.6172 ± 0.0001, наклонение 128°. Несмотря на близость к Солнцу, у этой пары никогда всерьез не искали RV-планеты из-за вспышечной активности обоих компонентов, ограничивающей точность измерений лучевых скоростей.
"Гайя" тоже наблюдала GJ 65 AB и нашла там некий "астрометрический шум" – отклонения от точного кеплеровского эллипса, которые могли быть вызваны наличием третьего тела.
По наблюдениям авторов на VLTI угловое расстояние между A и B испытывает небольшие колебания с периодом 156 ± 1 суток. Авторы пришли к выводу, что вокруг одной из звезд вращается планета. Пока непонятно, вокруг какого именно компонента она вращается, поэтому авторы сделали расчеты для обеих звезд. Если планета вращается вокруг компонента A, ее масса 39 ± 7 масс Земли, большая полуось орбиты 0.283 ± 0.002 а.е., эксцентриситет 0.33 ± 0.30. Если планета вращается вокруг компонента B, ее масса 36 ± 6 масс Земли, большая полуось орбиты  0.274 ± 0.002 а.е., эксцентриситет 0.27 ± 0.21.
Судя по измеренной массе, это или тяжелый нептун, или легкий газовый гигант.
Планета такой массы должна наводить колебания лучевой скорости с амплитудой ~20 м/с. Теперь, я думаю, звезды плотно помониторят, чтобы подтвердить или опровергнуть наличие этой планеты и уточнить, вокруг какого именно компонента она вращается.

[Olweg]

Интересно. Другое название звезды - Лейтен 726-8, второй компонент в ней - известная вспыхивающая UV Кита. Это шестая по удалённости звёздная система от Солнца (не считая бурых карликов).

Определенные надежды возлагаются на "Гайю", но придется ждать релиза DR5, который выпустят предположительно в 2028 году.

Разве не DR4?

[Goodricke]

Разве не DR4?

To be published not before the end of 2025.

https://www.gaia.ac.uk/data

[vika vorobyeva]

Строго говоря, экзопланеты пытаются искать уже сейчас, опираясь на DR3, другое дело, что выхлоп пока небольшой. Англовики пишет, что DR4 будет содержать данные за первые 5 лет работы миссии, а DR5 – данные за все время работы, и точность DR5 будет в 1.4 раза лучше, чем DR4. Наверняка какое-то количество массивных гигантов откроют и с DR4, но с DR5 их будет гораздо больше.

[Olweg]

По ссылке, которую привёл Goodricke, в DR4 входит "An exo-planet list". Так что будем надеяться... Понятно, что потом параметры будут уточняться

[vika vorobyeva]

По ссылке, которую привёл Goodricke, в DR4 входит "An exo-planet list".

Не знала, спасибо.
Так даже лучше – меньше ждать

[MenFrame]

Однако сегодня неожиданно (для меня) вышла статья об открытии с помощью наземной(!) астрометрии планеты у близкой пары красных карликов GJ 65 AB:

Интерферометры по идее должны хорошо справляться с задачей, определения смещения звезды, за счет большой базы. При чем это могут делать и радиоинтерферометры. Нахождение источника сигнала на сфере определяется геометрическими методами по задержке приходящего сигнала. При этом радиоинтерферометр может наблюдать больше одной звезды, так поле зрения у него большое а фокусы виртуальные.

[Olweg]

Да, таким методом открыты как минимум две планеты - у TVLM 513-46546 и EQ Пегаса. Но это не обычные звёзды, обе сильно излучают в радиодиапазоне.

[vika vorobyeva]

Совместными усилиями (Gaia, TESS, ChEOPS и 156 архивных измерений лучевой скорости) уточнены параметры планет в системе TOI-421:
https://arxiv.org/pdf/2404.11074.pdf

К настоящему моменту там известны две планеты – мини-нептун c и большой нептун b с периодами 5.19758 и 16.06754 суток.
Масса и радиус внутренней планеты c уточнили до 6.7 ± 0.6 масс Земли и 2.64 ± 0.08 радиусов Земли (было 7.05 ± 0.71 масс Земли и 2.72 ± 0.19 радиусов Земли), эксцентриситет орбиты 0.13 ± 0.05 (было 0.15 ± 0.09).
Массу и радиус внешней планеты b уточнили до 14.1 ± 1.4 масс Земли и 5.09 ± 0.07 радиусов Земли (было 16.2 ± 1.1 масс Земли и 5.17 ± 0.13 радиусов Земли), эксцентриситет орбиты 0.19 ± 0.04 (было 0.15 ± 0.05).
В принципе, действительно уточнили, все новые/старые величины согласуются в пределах погрешностей.

[vika vorobyeva]

Обычно считается, что молодые планеты активно теряют первичную атмосферу, а с возрастом этот процесс замедляется. Однако авторы сегодняшней статьи с этим не согласны. Они провели наблюдения транзитов 20 планет в линиях водорода (Halfa) и гелия, и собрали из литературы список наблюдений 70 таких планет. Как оказалось, признаки истечения атмосфер (увеличенные радиусы планет в линиях атомарного водорода и гелия) встречаются у звезд возрастом 0.1-1 млрд. лет не чаще, чем в более старых системах:
https://arxiv.org/pdf/2404.16732
Авторы наблюдали не только горячие юпитеры, но и горячие нептуны и даже мини-нептуны (например, HD 73583 b и c).