Открытия и исследования экзопланет

[Mercury127]

почему именно такое?

"- эй, чатгопник, нарисуй-ка мне планету из ваты!
- на, держи!"

[vika vorobyeva]

Большинство экзопланет открыто у FGKM-звезд. Но периодически задаются вопросы, а как обстоят дела с планетами у более массивных звезд OBA-классов. Искать планеты у массивных звезд трудно из-за больших размеров звездных дисков, делающих транзиты планет мелкими, из-за отсутствия в спектрах тонких линий, что препятствует точному измерению лучевой скорости, из-за большой массы, из-за высокого уровня активности, быстрого вращения, и т.д.
Тем не менее, задачу хочется решить. С этой целью был проведен обзор BEAST (B-star Exoplanet Abundance Study), в рамках которого на инструменте SPHERE искали субзвездные спутники у 85 молодых B-звезд в ассоциации Скорпион-Центавр возрастом от 2 до 27 млн. лет. Чтобы аккуратно учесть наблюдательную селекцию, авторы отобрали для статистического анализа 42 звезды и оценили для них эффективность обнаружения планет разных масс. Массы звезд находились в диапазоне от 2.4 до 10 солнечных масс, спектральные классы – от B0 до B9.5.
В тоге были обнаружены две массивные планеты массами 11 ± 2 и 14 ± 1 масс Юпитера, вторая даже не планета, а легкий коричневый карлик. Распространенность объектов этого типа (с массами вблизи границы горения дейтерия 13 масс Юпитера) у B-звезд авторы оценили в 11 ⁺⁷/_-5%. Эта величина близка к распространенности планет-гигантов массой около массы Юпитера у солнцеподобных звезд (у них близкие отношения масс планет к массе звезды, около 0.2%).
Хотя чувствительность обзора доходила до 2-3 масс Юпитера на расстоянии 100-1000 а.е. от родительских звезд, более легких планет у выбранных звезд не обнаружили.
https://arxiv.org/pdf/2409.18793?

[Foma]

Большинство экзопланет открыто у FGKM-звезд. Но периодически задаются вопросы, а как обстоят дела с планетами у более массивных звезд OBA-классов. Искать планеты у массивных звезд трудно из-за больших размеров звездных дисков, делающих транзиты планет мелкими, из-за отсутствия в спектрах тонких линий, что препятствует точному измерению лучевой скорости, из-за большой массы, из-за высокого уровня активности, быстрого вращения, и т.д.

Большинство экзопланет открыто у FGKM-звезд потому, что самих этих звезд много. А звезды B-класса составляют всего 0.1% звездного населения, так что и открытых планет на них приходится пропорционально меньше, ~10 из ~6000 ныне подтвержденных. В остальном трудности поиска преодолимы, вполне себе открывают транзитные юпитеры и определяют их массы по лучевым скоростям, KELT-9b - яркий пример. Правда там предметом RV-наблюдений является уже не звезда, а атмосфера планеты при транзите - по линиям поглощения определяется орбитальная скорость и все остальное. А некоторые планеты у звезд ранних классов настолько горячи, что сами могут посоперничать с иными звездами. С точки зрения наблюдений это в чистом виде спектральная двойная, у которой можно определить параметры орбиты.

[Goodricke]

В системе звезды Барнарда обнаружена экзопланета. По массе она вдвое уступает Венере

Используя Очень большой телескоп (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO), астрономы обнаружили экзопланету, вращающуюся вокруг ближайшей к нам одиночной звезды – звезды Барнарда. Этот внесолнечный мир почти вдвое уступает по массе Венере, а год на нем длится чуть более трех земных суток.

Открытие экзопланеты, получившей обозначение Barnard b, стало результатом пятилетних наблюдений, в ходе которых астрономы искали сигналы от возможных миров в пределах обитаемой или умеренной зоны у звезды Барнарда – диапазона, где на поверхности планеты вода может находиться в жидком состоянии.

Согласно наблюдениям, экзопланета Barnard b расположена в двадцать раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. Температура ее поверхности оценивается примерно в 125 градусов по Цельсию. Даже с учетом того, что звезда Барнарда примерно вдвое холоднее Солнца, на ней слишком жарко, чтобы она могла поддерживать известную нам форму жизни.

https://in-space.ru/v-sisteme-zvezdy-barnarda-obnaruzhena-ekzoplaneta-po-masse-ona-vdvoe-ustupaet-venere/
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/10/aa51311-24/aa51311-24.html
https://www.eso.org/public/news/eso2414/

[Trend]

Температура ее поверхности оценивается примерно в 125 градусов по Цельсию. Даже с учетом того, что звезда Барнарда примерно вдвое холоднее Солнца, на ней слишком жарко, чтобы она могла поддерживать известную нам форму жизни.

Скорее из-за низкой массы с нее должно сдуть атмосферу. Но планета должна быть приливно замкнутой. И тогда что-то должно сконцентрироваться на темной стороне.

[Olweg]

Масса 0.37 земных, период 3.15 суток. На ESPRESSO получили 156 спектров. Сигнал сравнительно сильный - 0.55 м/с (у Проксимы b и d соответственно 1.24 и 0.39). Есть ещё три сигнала-кандидата, но они требуют намного больше данных для подтверждения.

Кривая скоростей (оранжевым отмечены спектры, полученные до июня 2019, когда на спектрографе было обновлено оптоволоконное соединение):

[Кремальера]

И тогда что-то должно сконцентрироваться на темной стороне.

Нда..125С -это относительно близко..Возможно где-то в теневых зонах расселин условия и покомфортнее будут.А главное рядом-двух парсек нет..

[gans2]

Есть ещё три сигнала-кандидата, но они требуют намного больше данных для подтверждения.

Величайшее открытие XXII века - звезда без единой планеты.

[Wert]

Масса 0.37 земных, период 3.15 суток.

Тогда получается, что это минимальная масса. Транзит не нашли.

[vika vorobyeva]

Тогда получается, что это минимальная масса.

Конечно. В статье так и пишут, "We confirm the 3.15 d signal as a sub-Earth mass planet, with a semi-amplitude of 55 ± 7 cm s⁻¹, leading to a planet minimum mass m_p sin i of 0.37 ± 0.05 M".

[Olweg]

Масса 0.37 земных, период 3.15 суток.

Тогда получается, что это минимальная масса. Транзит не нашли.

Ну да, само собой, не стал упоминать.

[Dayan]

Ещё одна статья о влиянии атмосфер планет на их осевое вращение вышла сегодня.
Tidal evolution of Earth-like planets in the habitable zone of low-mass stars

Я уже когда-то приводил другие статьи, посвящённые этому вопросу, и там были довольно любопытные результаты, например:

Было исследование канадских астрофизиков насчёт землеподобных планет в зоне обитаемости поздних и средних оранжевых карликов – они могут и не быть приливно запертыми! Вращение планет может определяться балансом сил между приливами, возникающими в теле самой планеты от звезды и тепловыми приливами в глобально вращающейся атмосфере.
Оказывается, даже относительно тонкая атмосфера в 1 бар способна вывести вращение планеты массой с Землю из приливного захвата в ЗО звезды, более массивной, чем 0.5–0.7 M⊙. Авторы нашли, что возможно 3 стабильных состояния вращения планеты, два из которых не являются синхронными с орбитальным периодом (возникают в случае, если амплитуда теплового прилива превышает определённый порог): в ретроградном случае период вращения стабилизируется около 0.5 орбитального периода (или около 0.15 по другой модели), в проградном случае – около 2.5 орбитальных периода (или около 2.15 по другой модели). Конечно, это всё для круговых орбит.

В новой статье авторы исследовали полную приливную эволюцию планет земного типа, принимая во внимание эффект наклона оси вращения и эксцентричность орбит. Они нашли, что асинхронное вращение можно ожидать для планет, вращающихся вокруг звёзд с массами от 0.4 до 0.9 M⊙ на орбитах с большими полуосями от 0.2 до 0.7 а.е. В частности, было обнаружено, что землеподобные планеты в обитаемой зоне звёзд с массами ~ 0.8 M⊙ могут в конечном итоге достичь равновесного вращения в 24 часа. Ось вращения может эволюционировать и в сторону больших наклонов.

[Dem]

Тогда получается, что это минимальная масса

Да, надо разделить на косинус наклонения орбиты по отношению к нам.

[vika vorobyeva]

Наклонение орбиты неизвестно, на что делить будем?

[Dayan]

Не знаю как относиться к пресс-релизу, представленному на сайте NASA и статье в журнале APJ Letters.
Does Distant Planet Host Volcanic Moon Like Jupiter’s Io?
Redshifted Sodium Transient near Exoplanet Transit
Статья в Архиве препринтов: Redshifted Sodium Transient near Exoplanet Transit.

У горячего юпитера WASP-49 Ab нашли признаки присутствия экзолуны. Согласно уточнённым данным, WASP-49 Ab имеет массу ~ 0.365 M_Jup, радиус ~ 1.115 R_Jup (т.е. имеет среднюю плотность ~ 0.288 г/см³), и обращается вокруг солнцеподобной звезды спектрального класса G6 V (имеющей светимость 0.81 солнечной, и возраст ~ 7 млрд лет) по орбите с периодом около 2.7817 суток и большой полуосью 0.0383 а.е.

В 2017 году на орбите около WASP-49 Ab было открыто натриевое облако по линиям поглощения в спектре звезды. Авторы новой статьи наблюдали его поведение с помощью спектрографов ESPRESSO (VLT) и HARPS в течение 4 ночей, когда были транзиты горячего юпитера. Поглощение, вызываемое облаком, не совпадает точно с транзитом планеты – оно появляется и исчезает около начала или конца транзита, т.е. меняет своё положение относительно планеты, иногда двигаясь со скоростью ~ 9.7 км/с относительно планеты, а учитывая давление света на облако, оценённое авторами в ~ 5.7 км/с, скорость составляет скорее ~ 15.4 км/с. Поток натрия от ночи к ночи меняется по величине на порядок. Некий источник производит его со скоростью около 100 тыс кг/с. Как считают авторы, происхождение данного облака невозможно объяснить самой планетой, звёздной активностью, пятнами, теллурическими линиями или межзвёздной средой. Если его порождает вулканически активная экзолуна, то по величине красного смещения облака её орбита лежит между пределом Роша, составляющим 1.2 R_p, и орбитами, составляющими 1/2 радиуса сферы Хилла – это около 2.0 R_p, т.е. является динамически стабильной. Орбитальный период составляет 6–11 часов.

Как по мне, то неубедительно. Фактически они увидели поглощение натрия только во время двух наблюдений (в одном случае со значимостью 4.4-σ), плюс одно наблюдение, собственно открытие, а два других наблюдения ничего такого не показывают, и притом практически не охватывают время вне транзита. Даже если не брать вопросы, связанные со стабильностью орбиты предполагаемой луны, например, связанные с возмущающим действием приливных сил от звезды, то они всё равно остаются. Ещё, почему авторы не рассмотрели сценарий с какой-нибудь внутренней планетой в системе, наподобие того, что есть у WASP-47 b, к примеру, мне не понятно.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве вышло сразу две статьи, посвященные ближайшей транзитной суперземле у красного карлика LTT 1445A b.
Одна статья посвящена попыткам с помощью "Хаббла" получить трансмиссионный спектр этой планеты, вторая – получить ее эмиссионный спектр на JWST.
https://arxiv.org/pdf/2410.11054
https://arxiv.org/pdf/2410.10987

Напомню, что масса и радиус LTT 1445A b в настоящее время оцениваются в ~2.87 масс Земли и ~1.31 радиусов Земли, соответственно, что дает среднюю плотность 7.1 г/куб.см, совместимую с железокаменным составом. Планета вращается вокруг красного карлика спектрального класса M3 V с периодом 3.124 суток, ее эффективная температура составляет 431 ± 23 К (температурный режим Меркурия). Система удалена от нас на 6.869 ± 0.004 пк.

Трансмиссионный спектр оказался примерно плоским. Наличие атмосферы правдоподобнее ее отсутствия с достоверностью 2 сигма, т.е. атмосфера скорее есть, чем ее нет, но это не точно. Однако атмосфера с содержанием тяжелых элементов < 100 относительно солнечного значения исключена, т.е. она должна состоять преимущественно из тяжелых газов.

Эффективная температура дневного полушария оказалась равной 525 ± 15 К, это 0.952 ± 0.057 от максимального значения температуры, достигаемого при черной планете вообще без теплопереноса на ночную сторону. Это исключает атмосферу любого состава с давлением у поверхности 100 бар. Углекислотная атмосфера с давлением у поверхности 1 и 10 бар исключена с достоверностью 4.2 и 6.6 сигма. Умеренно плотная атмосфера как у Земли и Титана допустима с натяжкой (отличается от наилучшей модели на 1.6 сигма), с данными совместима тонкая атмосфера или ее отсутствие.

[Foma]

Посмотрел в архиве наблюдений ESO, над чем сейчас трудится ESPRESSO, высокоточный спектрограф третьего поколения для поиска экзопланет методом лучевых скоростей.

Из интересного:

Confirming a rocky planet in the habitable zone of a nearby M dwarf
ESPRESSO определяет массу новой планеты радиусом 1.3 R_e, которую TESS нашел у звезды TOI-4353, она же CD-34 1169 - это М-карлик с T_eff=3614 К всего в 25 пк от нас. TESS видел два транзита, предполагаемый орбитальный период ~30 дней, что помещает планету в зону обитаемости. Амплитуда RV-сигнала должна быть где-то 0.5 м/с, ESPRESSO вполне вытянет. 68 замеров уже сделано.

ESPRESSO CAN PROBE THE INTERIOR OF EARTH-SIZED HABITABLE ZONE PLANET AROUND A METAL-POOR M-DWARF NEIGHBOUR
ESPRESSO подключился к определению массы Gliese 12b - многообещающей транзитной земли с R=0.96 R_e и T_eq=280-315 К у близкого М-карлика (arXiv:2405.14708). RV-наблюдения на Subaru дали только верхнюю оценку на массу планеты, <3.9 M_e, фактическая величина несомненно меньше. ESPRESSO наблюдает Gliese 12 с июня, сделано уже 35 замеров.

ACCURATE MASS DETERMINATION OF TWO NEW WATER WORLDS
Аннотации нет, но судя по техническим данным это неопубликованная пока система TOI-912, открытая TESS у М-карлика L 20-1. C 2019 г там известна океанида с R=2.25 R_e и T_eff=500 К на орбите с P=4.678 дня. Теперь их видимо уже две и дошли руки до определения масс.

MASS MEASUREMENT OF A TEMPERATE SUPER EARTH 20 PC AWAY
Еще одна неопубликованная система TIC 337217173, открытая TESS у близкого М-карлика G 76-19. По ExoFOP там нашли суперземлю с R=2 R_e на орбите с P=40.38 дня. Планета холодная, с T_eq=203 К.

Characterising a planet system around one our nearest white dwarfs
WD 0141-675 - близкий (10 пк) и довольно яркий (V=14) белый карлик, "загрязненный" металлами. По астрометрии Gaia у него подозревают близкую планету, газовый гигант, и наличие линий металлов в спектре карлика позволяет исследовать этот вопрос методом лучевых скоростей. Есть высокая вероятность что-нибудь найти.

EXOPLANET HUNTING IN THE GAIA BLACK HOLE 3 SYSTEM
Необычная тема. Gaia BH3 - черная дыра массой 32.7 M_sun, вокруг которой на орбите с P=11.6 лет вращается звезда с M=0.7 M_sun и R=5 R_sun (arXiv:2404.10486). Система очень старая, >10 млрд лет, возможно там есть и планеты. В принципе, почему бы и нет. Планета с массивной ЧД в шаговой доступности

И еще программа с участием HARPS и NIRPS:

Confirmation of 7 circumbinary planet candidates
При анализе данных HARPS нашли несколько многообещающих кандидатов в планеты у двойных звезд. В списке объектов в основном тесные затменные или спектроскопические двойные с периодами ~10-30 дней, такие как TYC 8233-2595-1, HD 199796, CD-30 10313. Похожее открывали и раньше, но преимущественно транзитным методом и обычно с плохо измеренными массами. А здесь, глядишь, будет сразу 7 новых "Татуинов".

[Olweg]

EXOPLANET HUNTING IN THE GAIA BLACK HOLE 3 SYSTEM
Необычная тема. Gaia BH3 - черная дыра массой 32.7 M_sun, вокруг которой на орбите с P=11.6 лет вращается звезда с M=0.7 M_sun и R=5 R_sun (arXiv:2404.10486). Система очень старая, >10 млрд лет, возможно там есть и планеты. В принципе, почему бы и нет. Планета с массивной ЧД в шаговой доступности

Мне кажется, зря драгоценное время тратят. Светимость через известную формулу с R и T получается 16 солнечных, у таких гигантов короткопериодичных планет не находят, а долгопериодичные скорее всего будут гравитацонно неустойчивы… Но сама система, конечно, интересна, не знал, что чёрные дыры обнаружены так близко (а Gaia BH1 еще ближе - ~1500 св. лет)

[vika vorobyeva]

У массивного эксцентричного горячего юпитера TOI-2145 b измерили наклонение орбиты к оси вращения звезды (точнее, его проекцию на небесную сферу). Наклонение оказалось небольшим, lambda = 6.8 ± 3.8°.
https://arxiv.org/pdf/2411.01356
Авторы полагают, что планета образовалась путем слияний нескольких планет, этим объясняется ее большая масса и заметный эксцентриситет орбиты (0.214 ± 0.014).

[vika vorobyeva]

Пересмотрена масса чрезвычайно плотного мини-нептуна HD 119130 b: https://arxiv.org/pdf/2411.02518

В 2018 году у солнцеподобной звезды HD 119130 (K2-292) обнаружили планету радиусом 2.63 ± 0.11 радиусов Земли и массой 24.5 ± 4.4 масс Земли, что приводило к средней плотности 7.4 ± 1.6 г/куб.см и вызывало большие вопросы, а как такая планета могла образоваться. Теперь группа товарищей, объединив измерения лучевой скорости HD 119130, полученные на HIRES, HARPS и HARPS-N, получила новую оценку массы – 8.8 ± 3.2 масс Земли (или верхний предел в 15.4 масс Земли с достоверностью в 98%).

Возникает вопрос, как такое могло получиться.
Массу HD 119130 b сначала измерили методом лучевых скоростей с помощью спектрографа CARMENES, причем было получено всего 18 измерений. Этого мало. Авторы полагают, что "усиление" RV-сигнала от планеты было получено путем интерференции с другим синусоидальным сигналом, возможно, связанным с вращением звезды вокруг своей оси. Не надо торопиться, надо делать минимум по 40 измерений лучевой скорости звезды, стараясь получить по 2-3 измерения на один виток, тогда оценки массы будут более надежными.

Кстати, от тех же авторов есть еще одна статья, посвященная точности определения массы планет в зависимости от частоты и количества измерений лучевой скорости:
https://arxiv.org/pdf/2411.02521