Открытия и исследования экзопланет

[vika vorobyeva]

В системе WASP-132 нашли не транзитную планету на широкой орбите и измерили массу внутренней планеты c: https://arxiv.org/pdf/2406.15986

Обычно горячие юпитера одиноки. Но есть несколько исключений, одно из них – система WASP-132.
Первую планету там обнаружили в 2016 году, это был очень теплый гигант WASP-132 b массой 0.41 масс Юпитера, радиусом 0.87 радиусов Юпитера с орбитальным периодом 7.134 суток. В 2022 году TESS обнаружила в этой системе еще одну планету – горячий мини-нептун или суперземлю WASP-132 c радиусом 1.85 радиусов Земли и орбитальным периодом 1.012 суток. Массу внутренней планеты тогда измерить не удалось, был получен только верхний предел в 37.4 масс Земли.
Чтобы измерить массу планеты c, авторы стали измерять лучевую скорость звезды с помощью более точного спектрографа HARPS (до этого измеряли с помощью менее точного CORALIE). Масса оказалась равной 6.26 ± 1.84 масс Земли, что дает среднюю плотность 5.5 ± 2.0 г/куб.см. При такой средней плотности планета не может быть полностью железокаменной, она должна содержать 9 ± 6% воды.
Пока измеряли массу внутренней планеты, обнаружили еще одно колебание с периодом 1817 ± 44 суток (5 лет). Минимальная масса внешней планеты d – 5.16 ± 0.52 масс Юпитера, большая полуось 2.71 ± 0.12 а.е., эксцентриситет орбиты 0.12 ± 0.08, температурный режим промежуточный между температурными режимами Юпитера и Сатурна.

Массу и наклонение внешней планеты можно будет определить из данных "Гайи", потому что значительная масса и широкая орбита дадут заметный астрометрический сигнал.

Помимо всего вышеперечисленного, лучевая скорость WASP-132 демонстрирует дополнительный линейный дрейф, что говорит о наличии четвертого тела на самой внешней орбите, возможно, коричневого карлика.

[vika vorobyeva]

Астрономы отыскали потенциальную суперземлю в обитаемой зоне близкого оранжевого карлика
https://academic.oup.com/mnras/article/531/4/4464/7696217?login=false#467863893

Никак не найду ошибку
Родительская звезда HD 48948 имеет температуру фотосферы 4593 К и радиус 0.679 солнечных, что пересчитывается в светимость в 5.44 раза меньше солнечной и радиус эффективной земной орбиты 0.43 а.е. Оба значения ожидаемы для K3-карлика.
При этом большая полуось орбиты планеты d – 0.489 ± 0.004 а.е. Отсюда a/R_эф = 1.14, т.е. планета немного прохладнее Земли. Но авторы пишут, что ее эффективная температура 349 ± 4 К, что больше соответствует температурному режиму Венеры.
Величина большой полуоси, вычисленная по 3 закону Кеплера, дает 0.489 а.е. Значит ли это, что авторы неправильно посчитали равновесные температуры планет? И куда смотрели рецензенты?

[Dayan]

Астрономы отыскали потенциальную суперземлю в обитаемой зоне близкого оранжевого карлика
https://academic.oup.com/mnras/article/531/4/4464/7696217?login=false#467863893

Никак не найду ошибку
Родительская звезда HD 48948 имеет температуру фотосферы 4593 К и радиус 0.679 солнечных, что пересчитывается в светимость в 5.44 раза меньше солнечной и радиус эффективной земной орбиты 0.43 а.е. Оба значения ожидаемы для K3-карлика.
При этом большая полуось орбиты планеты d – 0.489 ± 0.004 а.е. Отсюда a/R_эф = 1.14, т.е. планета немного прохладнее Земли. Но авторы пишут, что ее эффективная температура 349 ± 4 К, что больше соответствует температурному режиму Венеры.
Величина большой полуоси, вычисленная по 3 закону Кеплера, дает 0.489 а.е. Значит ли это, что авторы неправильно посчитали равновесные температуры планет? И куда смотрели рецензенты?

Вы всё правильно подсчитали. У авторов открытия неправильно рассчитана величина инсоляции планет (в статье "Incident flux"), по которой рассчитывались равновесные температуры. У планеты d она почему-то получилась равной ~ 2.46 земной, что больше, чем на Венере, отсюда и 349 K. Действительно, куда смотрели рецензенты?
К сожалению, подобные ошибки периодически допускают в научных статьях.

{Единственное, не придирки ради: у меня светимость HD 48948 получилась равной около 1/5.41 солнечной, поскольку в формулу закона С–Б подставляю значение эффективной температуры Солнца 5772 K, как это было рекомендовано МАС.}

Ещё меня напрягает то, что авторы называют эти планеты кандидатами в суперземли (одна из которых в зоне обитаемости), и это при минимальной массе от 5 до более чем 10 земных (у той, что в ЗО)! Не сведущие в тонкостях астрономических терминов и нюансов текущих знаний об экзопланетах, русскоязычные журналисты/блогеры вводятся в заблуждение сами, и, в свою очередь, запутывают своих читателей, что будто бы в очередной раз открыта (потенциально) обитаемая планета – увеличенный аналог Земли.

[vika vorobyeva]

Спасибо, Dayan.
С минимальной массой 10.6 масс Земли планета d, очевидно, нептун, планета c скорее всего тоже. Только планета b еще может быть суперземлей, но я бы ожидала и у нее водяную мантию и паровую атмосферу. При неудачном угле наклона орбит нептуны все трое.

[vika vorobyeva]

Измерили наклонение орбиты к экватору звезды у двух планет HATS-38 b и WASP-139 b: https://arxiv.org/pdf/2406.18631
Обе орбиты оказались полярными: у HATS-38 b lambda = -108 ± 16°, у WASP-139 b lambda = -86 ± 7°.
У обеих планет небольшой, но заметный эксцентриситет орбит. Авторы пишут, что обе планеты оказались на своих текущих тесных орбитах в результате высокоэксцентричной миграции.

[vika vorobyeva]

С помощью новых данных заново проанализировали богатый набор измерений лучевой скорости близкого красного карлика GJ 581, у которого ранее то открывали, то закрывали планеты. В итоге авторы подтвердили 3 уже известные планеты в системе и показали, что остальные RV-сигналы вызваны звездной активностью. Также им удалось определить наклонение плоскости орбиты планет к лучу зрения – 47 ± 15°.
https://arxiv.org/pdf/2407.11520

Напомню, что сейчас у GJ 581 подтверждены планеты e, b и c с орбитальными периодами 3.1481 ± 0.0004, 5.3686 ± 0.0001 и 12.9211 ± 0.0008 суток и истинными (физическими) массами 2.48 ^+0.70/_-0.42, 20.5 ^+6.2/_-3.5 и 6.81 ^+0.21/_-1.16 масс Земли. Внутренняя планета может быть суперземлей или океанидой, внешние планеты – нептун и мини-нептун.

[vika vorobyeva]

Открыта вторая планета в системе HD 118203: https://arxiv.org/pdf/2407.11706

В 2005 году у субгиганта HD 118203 открыли эксцентричный (e ~ 0.31) горячий юпитер массой 2.17 ± 0.08 масс Юпитера и орбитальным периодом 6.135 суток. В 2019 году выяснилось, что планета транзитная. Звезда попала на 15 сектор TESS, и космический телескоп зафиксировал мелкий транзит, который не смогли обнаружить с Земли. Радиус планеты b оказался равным 1.12 ± 0.09 радиусов Юпитера.
Группа польских астрономов (ведущий автор G. Maciejewski) получила несколько новых измерений лучевой скорости звезды на HARPS-N в компанию к старым измерениям, полученным в 2006-2013 годах. Лучевая скорость продемонстрировала еще одно колебание с периодом 5070 ± 240 суток (чуть меньше 14 лет) и амплитудой 118 ± 11 м/с, соответствующей планете массой 11.1 ± 1.3 масс Юпитера. Данные "Гайи" позволили оценить наклонение орбиты c к лучу зрения 95 ± 19°. Это означает, что система почти плоская. Внешний гигант вращается по орбите с большой полуосью 6.2 ± 0.2 а.е. и эксцентриситетом 0.257 ± 0.034, его температурный режим грубо соответствует температурному режиму Юпитера.

[starx]

есть ли где то список потенциально пригодных для обитания планет?

[EmperioAf]

есть ли где то список потенциально пригодных для обитания планет?

На сайте Вики Воробьёвой (http://www.allplanets.ru) есть статья про типы экзопланет (http://www.allplanets.ru/tipy_exoplanet.htm)
И в конце этой статьи есть таблица с классификацией экзопланет. Под потенциально пригодными планетами подразумевается тип планет "прохладные Земли"
Ну а дальше берёте список планетных систем и находите те, где есть "прохладные Земли".
В сухом остатке, особо интересна пока что только планетная система звезды TRAPPIST-1 (http://www.allplanets.ru/star.php?star=TRAPPIST-1)

[Olweg]

есть ли где то список потенциально пригодных для обитания планет?

https://phl.upr.edu/hwc

[vasanov]

 Покаместь самая ближайшая к нам Проксима Центавра В 4.2 св.года. Наверное другие ближайшие планеты ещё не возможно обнаружить существующими методами. Неужели у Альфа Центавров нет планет? И вообще, возможны ли звёзды без планет?
По моему, такое не может быть, чтоб сразу всё газопылевое облако ушло на образование звезды. Всегда должен быть остаток газопылевого облака из которого образуются хотя бы мелкие планеты.

[Павел Васильев]

есть ли где то список потенциально пригодных для обитания планет?

Сами CSV данные, включая обновляемый список всех подтверждённых экзопланет и короткий список на данный момент из 70-ти потенциально обитаемых землеподобных планет, отсортированный по индексу ESI (Earth Similarity Index), находятся по адресу https://phl.upr.edu/hwc/data . Можно скачать как Downloaded Data.  Такая сортировка не очень удобна в том случае если у одной звезды есть больше, чем одна землеподобная планета - они в разных строках таблицы, не рядом. Экзопланеты при этом в таблице обозначены  как Warm Terran или Warm Superterran, с указанием символа класса звезды, что звучит на русском языке в гугл переводчике довольно странно, если не сказать смешно - теплый терран или супертерран (слышится в переводчике как "супертиран"). В английском тиран - tyrent  (тайрент) и нет проблем. В связи с этим предлагаю использовать для любой землеподобной экзопланеты с индексом ESI для краткости обозначение не Терран, а Терранета. . Ну и в главном списке переводить Jovian  как Юпитернета, Neptunian - Нептунета, Marsian – Марсонета (ха,ха), что ближе к сути объекта. Это не просто шутка, поскольку при разработке программы 3d визуализации планетных систем TerraPlanets (включая солнечную) мы сталкиваемся с конфликтом идентификаторов планет и экзопланет, усложнением запросов к каталогам  HYG и Gaia dr3 для извлечения списка звёзд с потенциальными обитаемыми системами.
Запросы, конечно, выполняются по ключевому полю номера в каталоге, но результаты на графиках желательно сразу получать и в русском переводе, чем короче, тем лучше. Я решил этот вопрос пока так, что в общем списке добавил поле Type_ru, где поставил для солнечной системы соответственно Earth – Земля, Jupiter - Юпитер и т.д., а для экзопланет вместо Terran – Экзотерра, Jovian – Экзоюпитер, Neptunian – Экзонептун и т.д. Приставка «экзо» в общем списке обязательна.

[DELVIG]

WASP-193b: супернептун с чрезвычайно низкой плотностью.

Художественное представление экзопланеты чрезвычайно низкой плотности.)

[vika vorobyeva]

В системе HD 73344 обнаружена третья планета – газовый гигант HD 73344 d: https://arxiv.org/pdf/2408.09614

Планета обнаружена методом лучевых скоростей, наклонение ее орбиты оценено с помощью астрометрии.
Масса планеты d – 2.55 ^+0.56/_-0.46 масс Юпитера, орбитальный период 5746 ± 170 суток (15.7 ± 0.5 лет), большая полуось орбиты 6.70 ± 0.25 а.е., эксцентриситет орбиты 0.18 ± 0.14, наклонение орбиты 58 ⁺¹⁹/_-16° (или, в случае ретроградного движения, 122 ⁺¹⁶/_-19°, пока между этими двумя решениями сделать выбор нельзя).
Звезду наблюдают с 1997 года, что и позволило обнаружить такую долгопериодическую планету.

Напомню, что у F6-звезды HD 73344 уже известны две планеты – транзитный горячий нептун b радиусом 2.88 ± 0.08 радиусов Земли с орбитальным периодом 15.6 суток, чья масса не превышает 12.4 масс Земли, и не транзитный легкий газовый гигант c минимальной массой 0.37 ± 0.02 масс Юпитера с орбитальным периодом 65.9 суток.

Наклонение орбиты планеты c неизвестно, но авторы оценили взаимное наклонение орбит планет b и d. Распределение возможных наклонений имеет бимодальный вид с максимумами вблизи 50° и 130°. Другими словами, орбита внешнего гиганта сильно наклонена к орбите транзитного нептуна.

[vika vorobyeva]

Еще одна статья из Архива посвящена анализу распространенности планет у звезд толстого диска Галактики в сравнении со звездами тонкого диска:
https://arxiv.org/pdf/2408.09319

Звезды толстого диска образовались ранее 10 млрд. лет назад в условиях, сильно отличающихся от современных. Это была эпоха бурного звездообразования, что сопровождалось резко повышенным относительно современного фоном ультрафиолетового и рентгеновского излучения. А это, в свою очередь, приводило к быстрой диссипации протопланетных дисков. Для формирования у планет той эпохи оставалось слишком мало времени, поэтому распространенность планет всех типов у звезд толстого диска меньше, чем у звезд тонкого диска. Так, по данным "Кеплера" (авторы пишут это во введении), количество суперземель и мини-нептунов с орбитальными периодами меньше 40 суток примерно вдвое (50 ± 8% и 56 ± 7%) меньше, чем у звезд тонкого диска.
Авторы рассмотрели физические условия в областях звездообразования в эпоху формирования звезд толстого диска в сравнении с условной современностью (последние миллиарды лет). Гигантские молекулярные облака тогда были массивнее, хотя и беднее пылью, а эффективность звездообразования могла достигать 10-40% (сейчас около 2%). Это приводило к сравнительно высокой температуре дисков, обеспеченной облучением со стороны ближайших звезд. В зависимости от конкретных параметров модели температура дисков менялась в широких пределах, но в большинстве случаев долго превышала 100 К, что препятствовало конденсации летучих льдов (угарного и углекислого газов, метана и пр.) Для сравнения, температура самых внешних частей Солнечной системы, обеспеченная внешним облучением, оценивается в 15 К.
За полмиллиона лет газ из дисков звезд толстого диска рассеивался, т.е. среднее время жизни протопланетного диска тогда было в 5 раз меньше, чем сейчас. Авторы предсказывают, что распространенность газовых гигантов у звезд толстого диска должна быть гораздо меньше, чем сейчас, причем отношение C/O должно быть ~0.2.

[vika vorobyeva]

С помощью регистрации эффекта Росситера-МакЛафлина измерено наклонение нормали к плоскости орбиты к оси вращения звезды мини-нептуна HD 191939 b:
https://arxiv.org/pdf/2409.06795
Оно оказалось равным 3.7 ± 5°. Это говорит о том, что система HD 191939 является плоской и динамически холодной.

Напомню, что у древней G9-звезды HD 191939 известны 5+ планет. Три внутренних (включая b) являются транзитными, они были обнаружены TESS в 2020 году. Это мини-нептуны с орбитальными периодами 8.88, 28.58 и 38.35 суток и радиусами 3.37, 3.22 и 3.16 радиусов Земли, соответственно. В 2021 году методом лучевых скоростей открыли не транзитную планету e – легкий газовый гигант с минимальной массой 0.34 масс Юпитера и периодом 101.7 суток, а в 2022 году – планету g с минимальной массой 6.9 ± 2.5 масс Земли и периодом 288.6 ± 7.1 суток.
Поскольку лучевая скорость звезды после исключения сигналов пяти планет демонстрировала дополнительный дрейф, мониторинг этой системы продолжался. Вместе с определением наклонения планеты b авторы представляют самую дальнюю планету f – газовый гигант с минимальной массой 2.88 ± 0.26 масс Юпитера, большой полуосью орбиты 3.71 ± 0.13 а.е. и орбитальным периодом 2898 ± 152 суток (7.9 ± 0.4 лет). Температурный режим внешней планеты грубо соответствует температурному режиму Юпитера.
Анализ динамической устойчивости системы показал, что взаимное наклонение орбиты планеты e и трех внутренних транзитных планет не превышает 12°. Скорее всего, вся система лежит примерно в одной плоскости, и истинные массы не транзитных планет близки к измеренным минимальным массам.

[Foma]

arXiv:2409.08067: HD 222237 b: a long period super-Jupiter around a nearby star revealed by radial-velocity and Hipparcos-Gaia astrometry



У близкой (11 пк) и яркой (V=7.1) звезды HD 222237 обнаружен юпитер массой M=5.2±0.58 M_J. Планета на орбите с периодом P=40.8±5 лет и эксцентриситетом e=0.56±0.03 открыта RV-методом во время прохождения перицентра в 2010-2020 гг, дополнительно верифицирована с помощью астрометрии "Гиппарха" и "Гайи" и в принципе доступна для прямых наблюдений с помощью JWST. К слову сказать, из ~70 юпитеров на дальних орбитах лишь 5 имеют эксцентриситет выше этого. Рекордный e=0.84 принадлежит юпитеру HR 5183b, в системе с близким (15000 а.е.) звездным компаньоном, который видимо возмутил планетные орбиты. Здесь похоже была аналогичная история.

[Olweg]

Интересно, что металличность у звезды низкая ([Fe/H] = −0.32). Как-то давно пытался провести статистику по экзопланетам-гигантам, и обратил внимание, что тяжёлые (от нескольких масс Юпитера) долгопериодичные гиганты на металличность своих звёзд почти не реагируют:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,28857.msg622422.html#msg622422

Что интересно, у тяжелых юпитеров (с минимальной массой больше 5 юпитеров) распределение тоже слабо зависит от Fe/H. Например, HD 114762 b с массой 11 юпитеров обращается вокруг звезды с металличностью всего 20% солнечной. Это самое низкое значение среди всех звезд с открытыми экзопланетами. По теории аккреции выше вероятность образования массивной планеты в плотном диске, поэтому часть таких «сверхюпитеров» образовалась как-то иначе. Может быть, через гравитационную нестабильность.

Также у таких планет в среднем более высокие эксцентриситеты. В самом начале этой темы об этом писали:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,8397.msg163440.html#msg163440

Так же было проведено исследование зависимости эксцентриситета орбиты планеты от её массы. Планеты с массой свыше 5 масс Юпитера имеют в среднем более высокие эксцентриситеты. Это примечательная особенность, поскольку ранее было предположено, что удлинение орбиты увеличивается за счёт взаимодействия с третьими тела. Однако, чем больше масса планеты, тем меньшее воздействие оказывают на неё возмущения. Поэтому авторы делают предположение о том, что массивные планеты формируются в процессе, при котором орбиты изначально имеют большие удлинения. Что это мог бы быть за процесс, авторы ничего не говорят.

[vika vorobyeva]

Подтверждена третья (не транзитная) планета в системе TOI-1266: https://arxiv.org/pdf/2409.16374

Напомню, что у красного M3-карлика TOI-1266 известны две транзитные планеты с орбитальными периодами 10.895 и 18.802 суток, радиусами 2.52 и 1.98 радиусов Земли и массами 4.46 и 3.17 масс Земли, соответственно.
Еще первооткрыватели заметили, что лучевая скорость звезды демонстрирует еще одно колебание с периодом 32.34 суток, однако им не хватало данных, чтобы убедиться в его планетной природе. Это сделали авторы сегодняшней статьи, которые анализировали не только колебания лучевой скорости звезды, но и отклонения моментов наступления транзитов внутренних планет (TTV). Как оказалось, в этой системе сложилась необычная конфигурация: внутренняя планета b и внешняя планета d близки к орбитальному резонансу 3:1, а летающая между ними планета c далека от резонанса.
Орбитальный период планеты d уточнен до 32.51 ± 0.06 суток, масса оказалась равной 3.7 ± 1.1 масс Земли, планета "почти транзитная". Авторы надеются, что в результате прецессии своей орбиты она тоже иногда будет заходить на звездный диск (суперпериод, обусловленный резонансным взаимодействием с планетой b, оценивается в 36 лет, из которых наблюдались только 4). Это позволит определить радиус внешней планеты и получить ее трансмиссионный спектр, что очень интересно, поскольку эффективная температура этой планеты всего 288 ± 5 К.

[Polnoch Ксю]

Художественное представление экзопланеты чрезвычайно низкой плотности.)

почему именно такое?