Открытия и исследования экзопланет

[Roy McBride]

В последние годы активно обсуждается система TRAPPIST-1. С одной стороны, она чрезвычайно удобна для трансмиссионной спектроскопии (система достаточно близкая, маленький диск звезды, транзитная конфигурация семи планет с разной степенью нагрева). С другой – это система очень легкого карлика с высокой степенью активности, который провел на стадии протозвезды около миллиарда лет. Многие приходят к выводу, что даже у планет этой системы, формально попадающих в обитаемую зону, атмосфера и вода давно утрачены.
Группа товарищей решила посчитать, а сколько же воды могло улетучиться с планет TRAPPIST-1. Они моделировали эволюцию родительской звезды с помощью кода STELLAR из пакета VPLanet. Атмосферы планет считали состоящими из водяного пара без дальнейшего пополнения из недр (никакой вулканической активности) и без стока кислорода. Начальное количество воды на планетах считалось случайным в диапазоне 1-500 земных океанов. Это, конечно, сильно упрощает модели и уводит их от реальности, в которой и вулканы будут извергаться, и кислород поглощаться неокисленным веществом. В общем, получилась такая оценка сверху.
Всего авторы рассчитали около 700 тысяч различных вариантов моделей, варьируя как начальное количество воды, так и параметры планет в рамках существующих погрешностей.
Водород, получившийся в результате фотодиссоциации водяного пара, улетучивался. Кислород тоже улетучивался, но гораздо медленнее, поэтому на выходе получались как планеты, лишенные атмосферы, так и планеты с кислородными атмосферами. Например, при начальном количестве воды, равном 1 земному океану (ЗО), в 19% случаев планета b оказывалась без атмосферы, планета c – в 2% случаев, планета d - в 2.5% случаев. Но при повышении начального содержания воды до 5 ЗО количество безатмосферных планет падало ниже 1%.
По расчетам авторов, планеты теряли воду и накапливали кислородную атмосферу (максимальные значения):
e – 8.0 ^+1.3/_-0.9 ЗО, 1290 ± 75 атмосфер;
f – 4.8 ± 0.6 ЗО, 800 ± 40 атм.;
g – 3.4 ± 0.3 ЗО, 560 ± 30 атм.;
h – 0.8 ± 0.2 ЗО, 90 ± 10 атм.
В целом, если подводить итоги, то наличие и плотность атмосферы в настоящее время обусловлены начальным количеством воды.

Авторы попытались погадать на кофейной гуще оценить начальное количество воды на планетах TRAPPIST-1, исходя из следующих соображений. Судя по наблюдениям JWST, планета b лишена атмосферы, а планета c имеет неплотную (~0.1 бар кислорода) атмосферу (во всяком случае, атмосфера любого состава с давлением у поверхности больше 10 бар исключена на уровне 3 сигма). Чтобы вписаться в такой расклад, начальное количество воды на планетах b и c должно быть равным 8.2 ^+1.5/_-1.0 ЗО.
Еще авторы пишут, что 135 бар кислорода в миллиард лет связывается неокисленными горными породами на Земле, еще 3 ЗО растворится в магме, а 100 бар может улетучиться из атмосферы благодаря нетепловым процессам. По итогу, у внешних планет есть хорошие шансы таки иметь атмосферу, возможно, даже кислородную.

Оригинал: https://arxiv.org/pdf/2405.02401

Ух ты, я буквально несколько недель назад задавался тут тем же вопросом! Такое ощущение что кто то из команды проводившей расчёты читает астрофорум Кстати, у планеты f необычно низкая плотность для каменистых планет, близкая к плотности ледяных лун планет гигантов что может говорить о большом количестве воды и летучих веществ! Будем ждать результатов наблюдений Уэбба.

По итогу, у внешних планет есть хорошие шансы таки иметь атмосферу, возможно, даже кислородную.

Так и Эдак - ни эти планеты ни условия создаваемые центральной звездой не пригодны для возникновения белковой жизни.

А если это океанида то жизни в океане вообще всё равно на вспышки, кроме того, в некоторых пограничных состояниях испарение океана может способствовать падению давления на дне океана и "таянию" льда на дне, что освободит доступ к минеральным веществам из недр планеты в океан.

[vika vorobyeva]

Уважаемые коллеги! У кого-нибудь есть доступ к статье об открытии землеразмерной планеты у ультрахолодного карлика SPECULOOS-3?
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02271-2
Sci-hub не помог
По-русски об этом написал портал N+1 (https://nplus1.ru/news/2024/05/15/speculoos-3-b), но хотелось бы оригинальную статью почитать. Можно в личку.

[Goodricke]

Уважаемые коллеги! У кого-нибудь есть доступ к статье об открытии землеразмерной планеты у ультрахолодного карлика SPECOOLOS-3?
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02271-2
Sci-hub не помог
По-русски об этом написал портал N+1 (https://nplus1.ru/news/2024/05/15/speculoos-3-b), но хотелось бы оригинальную статью почитать. Можно в личку.

Вот есть доступ

https://science.nasa.gov/universe/exoplanets/discovery-alert-an-earth-sized-world-and-its-ultra-cool-star/

[vika vorobyeva]

Вчера в Архиве появилась статья об измерении наклонения плоскости орбиты к экватору звезды мини-нептуна HD 110067 c:
https://arxiv.org/pdf/2405.12409

Наклонение (точнее, его проекция на небесную сферу) мало, lambda = 6 ± 26°.

Напомню, что у звезды HD 110067 (TOI-1835) известна компактная плотно упакованная система из шести транзитных мини-нептунов, связанных цепочкой орбитальных резонансов. HD 110067 c – вторая планета от звезды с орбитальным периодом 13.67 суток и радиусом 2.39 радиусов Земли. Очевидно, орбиты остальных планет также наклонены мало. Авторы делают вывод, что система образовалась в результате совместной миграции без каких-либо возмущающих событий.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве вышла статья о системе у яркой активной F-звезды HD 73344:
https://arxiv.org/pdf/2405.17155

Первую планету (точнее, транзитный кандидат) там обнаружил "Кеплер" в рамках 16-й наблюдательной кампании расширенной миссии K2. "Кеплер" зарегистрировал 6 транзитных событий, звезда получила альтернативное обозначение EPIC 212178066. Потом этого же кандидата обнаружила TESS на 45-46 секторах, звезду назвали TOI-5140. Один транзит наблюдал "Спитцер", итого набралось 10 транзитов.
Чтобы измерить массу планеты, лучевую скорость звезды измеряли с помощью спектрографов SOPHIE (515 замеров) и HIRES (238 замеров). Дело осложнялось бурной активностью молодой звезды, которую надо было аккуратно учесть. Активность как могли учли, массу планеты оценили, но с большими погрешностями. Зато (как уже не раз бывало) обнаружили вторую, не транзитную планету.

В итоге на сегодняшний день система выглядит так:
HD 73344 – звезда главной последовательности спектрального класса F6 V, яркая (+6.9 в полосе V), но молодая и быстро вращающаяся. Масса оценивается в 1.20 ± 0.02 солнечных масс, радиус в 1.22 ± 0.04 солнечных радиусов, ось вращения звезды наклонена к лучу зрения на 53°. Возраст – 1.15 ± 0.33 млрд. лет.
Планета b при радиусе 2.88 ± 0.08 радиусов Земли имеет массу 3.0 ^+2.5/_-1.9 масс Земли (или, более строго, ее масса не превышает 10.48 масс Земли с достоверностью 3 сигма). Орбитальный период 15.611 суток, большая полуось орбиты 0.131 а.е., эффективная температура 911 ± 7 К. Формально средняя плотность равна 0.68 ^+0.59/_-0.44 г/куб.см (или не превышает 2.45 г/куб.см).
Минимальная масса планеты c составляет 0.37 ± 0.04 масс Юпитера, орбитальный период 66.46 ± 0.25 суток, большая полуось орбиты 0.343 а.е., эффективная температура 562 ± 4 К.
Анализ динамической устойчивости системы показал, что наклонение орбиты планеты c не может быть меньше 30°. Скорее всего, система почти плоская, и минимальная масса внешнего сатурна близка к реальной массе. Эксцентриситеты обеих планет должны быть небольшими (0.03-0.06).
Благодаря яркости родительской звезды HD 73344 b будет интересной целью для JWST, однако интерпретировать спектры будет трудно из-за активности звезды.

[vika vorobyeva]

Потеряли планету HIP 41378 d: https://arxiv.org/pdf/2405.20077
В предсказанное время родительскую звезду наблюдал спутник ChEOPS, но транзита не случилось. Или планета d испытывает вариации времени наступления транзитов в десятки часов, или ее орбитальный период не 278.36 ± 0.001 суток, а, скажем, 101.2224 ± 0.0003 или 371.149 ± 0.001 суток. Это возможно, поскольку до сих пор было зафиксировано только три транзита с большими промежутками времени между ними: два транзита увидел "Кеплер" – во время 5-й и 18-й наблюдательных кампаний K2, и один – TESS. Период 278.36 суток считался наиболее вероятным.
Радиус HIP 41378 d оценивается в 3.54 ± 0.06 радиусов Земли, ChEOPS ее точно бы увидел.

[Dayan]

Уважаемые коллеги! У кого-нибудь есть доступ к статье об открытии землеразмерной планеты у ультрахолодного карлика SPECULOOS-3?
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02271-2
Sci-hub не помог
По-русски об этом написал портал N+1 (https://nplus1.ru/news/2024/05/15/speculoos-3-b), но хотелось бы оригинальную статью почитать. Можно в личку.

Сегодня, наконец, эта статья вышла в Архиве препринтов:
Detection of an Earth-sized exoplanet orbiting the nearby ultracool dwarf star SPECULOOS-3

[Vavanzer]

В предсказанное время родительскую звезду наблюдал спутник ChEOPS, но транзита не случилось. Или планета d испытывает вариации времени наступления транзитов в десятки часов, или ее орбитальный период не 278.36 ± 0.001 суток, а, скажем, 101.2224 ± 0.0003 или 371.149 ± 0.001 суток

  Интересно, а если транзит совпадет соо вспышкой!?) Будет заметно что что то не так? Повышение яркости звезды сильно сгладит или вообще в ноль сведет транзитный провал.

[vika vorobyeva]

Для этого надо, чтобы кривая блеска вспышки полностью повторила транзитную кривую, но в противофазе. Продолжительность транзита HIP 41378 d – 12.5 часов. Можете представить себе вспышку такой продолжительности? И чтобы ее никто при этом не заметил?

[Foma]

16-21 июня пройдет масштабная конференция Exoplanets 5, посвященная последним достижениям экзонауки. Аннотации докладов, а также часть постеров уже доступны онлайн. Все не обозреть, но вот из интересного:

1) Представлены обновленные данные по планетам TRAPPIST-1 от JWST.
У планеты b в дополнение к 5 вторичным затмениям на длине волны 15 мкм пронаблюдали еще 5 на 12.8 мкм. Совместный анализ данных допускает двоякий результат: либо это, как и раньше, тело, лишенное атмосферы, либо (внезапно!) планета с толстой атмосферой из CO₂ с фотохимическим смогом и температурной инверсией.
По планете c подвижек нет. Зато получены первые трансмиссионые спектры планеты f, холодной земли с T_eq~220 К. Из 4 транзитов приличными (без вспышек) оказались только 2, их данные показаны ниже.

Спектры абсолютно ровные, без признаков атмосферы. Она либо действительно отсутствует как класс, либо очень холодная, либо облачная, либо без сильно поглощающих газов вроде CO₂, CH₄, H₂O. В общем, TRAPPIST-1 опять не радует.

2) JWST снял трансмиссионый спектр суперземли L 98-59 d (планета массой 1.94 M_⊕, радиусом 1.52 R_⊕ и температурой T_eq~416 К вблизи М-карлика).

Спектр указывает на заметные количества H₂S и SO₂, основная часть атмосферы видимо состоит из азота и/или водорода/гелия. Такая вот "венера", вероятно с активным вулканизмом за счет приливного разогрева.

3) JWST получил первый трансмиссионый спектр и измерил тепловое излучение газового гиганта WD 1856+534b на орбите с P=1.4 дня у одноименного холодного белого карлика с T_eff~4700 К. Подробности не указаны, но раз Вебб его увидел, температура планеты должна быть ощутимо выше равновесной T_eq~160 К. Скорее всего планета довольно массивная и теплая.
Также у еще одного белого карлика возрастом 160 млн лет в 10.4 пк от нас Вебб обнаружил ИК-избыток на 18 и 21 мкм, который можно объяснить планетой массой 3 M_J с температурой 275 К.

4) JWST открыл свою первую планету, суперюпитер у эпсилон Индейца A. Из RV-наблюдений там давно подозревался кандидат на орбите с P=45 лет и вот теперь на удалении 15 а.е. от звезды обнаружен ранее неизвестный объект, хорошо вписывающийся в известные данные. Тоже довольно теплый, 330 К, что несколько за рамками эволюционных моделей для системы возрастом 4 млрд лет.

5) Любители из проекта Planet Hunters NGTS у М-карлика массой 0.33M_☉ нашли транзитный юпитер радиусом 1.6 R_J на орбите с P=2.09 дня - большая и труднообъяснимая редкость.

6) NIRPS, ИК-спектрометр высокого разрешения на 3.6 м телескопе La Silla, независимо подтвердил планету Проксима b.

[Olweg]

Интересно, спасибо.

Зато получены первые трансмиссионые спектры планеты f, холодной земли с T_eq~220 К. Из 4 транзитов приличными (без вспышек) оказались только 2, их данные показаны ниже.

Спектры абсолютно ровные, без признаков атмосферы. Она либо действительно отсутствует как класс, либо очень холодная, либо облачная, либо без сильно поглощающих газов вроде CO₂, CH₄, H₂O.

Увы, но уже типичный результат.

2) JWST снял трансмиссионый спектр суперземли L 98-59 d (планета массой 1.94 M_⊕, радиусом 1.52 R_⊕ и температурой T_eq~416 К вблизи М-карлика).

Спектр указывает на заметные количества H₂S и SO₂, основная часть атмосферы видимо состоит из азота и/или водорода/гелия. Такая вот "венера", вероятно с активным вулканизмом за счет приливного разогрева.

Ну хоть что-то, по крайней мере не плоский спектр.

4) JWST открыл свою первую планету, суперюпитер у эпсилон Индейца A. Из RV-наблюдений там давно подозревался кандидат на орбите с P=45 лет и вот теперь на удалении 15 а.е. от звезды обнаружен ранее неизвестный объект, хорошо вписывающийся в известные данные. Тоже довольно теплый, 330 К, что несколько за рамками эволюционных моделей для системы возрастом 4 млрд лет.

Ого! А вот это действительно сенсация.

[Polnoch Ксю]

А какие сейчас есть хорошие каталоги экзопланет? Раньше был exoplanets eu или как-то так, но, кажется, закрыт?
Насовский каталог: https://science.nasa.gov/exoplanets/exoplanet-catalog/ не нравится своим поиском. Например, по типу звезд и по равновесной температуре у планеты нельзя выбрать

[Goodricke]

А какие сейчас есть хорошие каталоги экзопланет? Раньше был exoplanets eu или как-то так, но, кажется, закрыт?
Насовский каталог: https://science.nasa.gov/exoplanets/exoplanet-catalog/ не нравится своим поиском. Например, по типу звезд и по равновесной температуре у планеты нельзя выбрать

Вот есть https://exoplanet.eu/catalog/

[Olweg]

А какие сейчас есть хорошие каталоги экзопланет? Раньше был exoplanets eu или как-то так, но, кажется, закрыт?

Работает:
https://exoplanet.eu/catalog/

Кстати, обновился, давно его не посещал.

Довольно подробный поиск есть на http://allplanets.ru

PS Goodricke опередил.

[Polnoch Ксю]

Работает:

Вот есть

Хм, спасибо вам обоим. Удивительно. Может, сайт лежал в тот момент, когда я его проверяла? У меня почему-то не открылся

[vika vorobyeva]

NIRCam получила трансмиссионный спектр очень теплого нептуна GJ 3470 b: https://arxiv.org/pdf/2406.04450

Также авторы учли наблюдения транзитов этой планеты, проведенные "Хабблом" и "Спитцером".
В спектре обнаружили полосы водяного пара, метана, сернистого газа и углекислоты, достоверность обнаружения этих четырех газов превышает 4 сигма. Есть намеки на угарный газ и циановодород, аммиак не обнаружен. Содержание тяжелых элементов в атмосфере в 125 ± 40 раз превышает солнечное ([M/H] = 2.1 ± 0.15).
Напомню, что масса GJ 3470 b оценивается в 11.2 ± 0.9 масс Земли, радиус – в 4.22 ± 0.09 радиусов Земли, эффективная температура – в 615 ± 16 К. Измеренная температура на терминаторе – 413 ± 67 К.

[vika vorobyeva]

Методом лучевых скоростей открыты две планеты у близких красных карликов GJ 1289 и GJ 3378: https://arxiv.org/pdf/2406.10384

Обе родительские звезды являются поздними красными карликами, они полностью конвективны и сильно намагничены. Лучевые скорости этих звезд измеряли инфракрасным спектрографом SPIRou, чувствительным в полосе  985-2450 нм.

GJ 1289 спектрального класса M4.5V удалена на 8.86 пк. Ее масса 0.21 ± 0.02 солнечных масс, радиус не сообщается. Среднее магнитное поле 1010 ± 80 Гаусс, на 45% площади поверхности поле превышает 2 килоГаусс. Поле испытывает вариации напряженности и направления оси диполя (если представлять его дипольным) от сезона к сезону.
Авторы собрали 289 высококачественных измерений лучевой скорости GJ 1289 и нашли когерентное колебание с периодом 111.74 ± 0.7 суток и амплитудой 2.37 ± 0.45 м/с, соответствующей планете с минимальной массой 6.27 ± 1.25 масс Земли. Скорее всего, это мини-нептун. Орбита практически круговая, большая полуось орбиты 0.27 ± 0.01 а.е., эффективная температура 150 К.

GJ 3378 удалена на 7.73 пк, ее спектральный класс M4V. Масса 0.26 ± 0.02 солнечных, радиус также не сообщается. Магнитное поле звезды поменьше, чем у GJ 1289, но тоже немаленькое – 150 ± 50 Гаусс. Авторы собрали 172 высококачественных измерений лучевой скорости GJ 3378. Хотя колебание лучевой скорости выглядит даже более явным (и соответствует эллиптической орбите), авторы говорят о GJ 3378 b как о кандидате с периодом 24.73 ± 0.06 суток и минимальной массой 5.3 ± 1.0 масс Земли. По всей видимости, и это мини-нептун. Планета вращается по эллиптической орбите с большой полуосью 0.106 ± 0.003 а.е. и эксцентриситетом 0.36 ± 0.16, ее эффективная температура составляет 260 К (температурный режим Земли).

Авторы поискали транзиты обеих планет в данных TESS, но ничего не нашли.

[vika vorobyeva]

Еще одна занятная статья, на этот раз теоретическая. Авторы предлагают измерять сплюснутость транзитных планет по форме транзитной кривой, получаемой JWST. Утверждают, что сплюснутость, равную сплюснутости Сатурна (0.1) можно легко измерить, как и наклон оси вращения планеты к плоскости ее орбиты.
https://arxiv.org/pdf/2406.11644

[vika vorobyeva]

Наземный транзитный обзор NGTS представил еще два горячих юпитера: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/04/aa47162-23/aa47162-23.html
Против обыкновения, статью не вывесили в Архиве, и я ее пропустила.

NGTS-26 – древняя солнцеподобная звезда, завершающая свой путь на главной последовательности. При массе 0.96 ± 0.04 солнечных масс ее радиус – 1.16 ± 0.05 солнечных радиусов, а светимость на 26.2 ± 11.5% больше солнечной. Возраст NGTS-26 оценивается аж в 11.5 ± 1.7 млрд. лет. Система удалена от нас на 1107 ± 32 пк.
NGTS-26 b – горячий сатурн массой 0.29 ± 0.065 масс Юпитера и радиусом 1.33 ± 0.06 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.153 ± 0.04 г/куб.см. Орбитальный период 4.51993 суток, эффективная температура 1331 ± 85 К.

NGTS-27 уже сошла с главной последовательности и начала раздуваться, превращаясь в красный гигант: при массе 1.07 ± 0.06 солнечных ее радиус достигает 1.77 ± 0.03 солнечных, а светимость в 3.26 ± 0.24 раза больше солнечной светимости. Возраст NGTS-27 тоже немаленький – 7.9 ± 0.8 млрд. лет. Звезда удалена от нас на 977 ± 17 пк.
NGTS-27 b – горячий юпитер массой 0.59 ^+0.10/_-0.07 масс Юпитера и радиусом 1.40 ± 0.04 радиусов Юпитера, что соответствует средней плотности 0.27 ± 0.06 г/куб.см. Орбитальный период 3.37042 суток, эффективная температура 1783 ± 104 К.

У обеих планет огромная шкала высот (1200 ± 300 и 940 ± 140 км, соответственно), так что они обе будут хорошими целями для трансмиссионной спектроскопии.

[Goodricke]

Астрономы отыскали потенциальную суперземлю в обитаемой зоне близкого оранжевого карлика

https://nplus1.ru/news/2024/06/24/hd-48948
https://academic.oup.com/mnras/article/531/4/4464/7696217?login=false#467863893