Открытия и исследования экзопланет

[vika vorobyeva]

Поверхность горячей суперземли TOI-431 b неожиданно прохладная: https://arxiv.org/pdf/2503.09698

У оранжевого карлика HIP 26013 (TOI-431) известны 3 планеты, из них две транзитные. Самая внутренняя – горячая суперземля TOI-431 b массой 3.07 ± 0.35 масс Земли и радиусом 1.28 ± 0.04 радиусов Земли, вращающаяся с орбитальным периодом 0.49 суток. Из-за близости к звезде планета должна быть сильно раскалена, ожидаемая температура дневного полушария в предположении нулевого альбедо и отсутствия атмосферы достигает 2400 К.
Авторы попытались измерить температуру TOI-431 b, наблюдая вторичный минимум на "Спитцере" в лучах с длиной волны 4.5 мкм. Всего пронаблюдали 7 вторичных минимумов. Против ожидания, вторичный минимум еле-еле увидели, его глубина всего 33 ± 22 ppm, что соответствует яркостной температуре 1520 ± 390 К. Вообще, от затмения к затмению глубина вторичного минимума сильно скакала, один раз уехав даже в минус, так что 33 ± 22 ppm – это усредненное значение.
Что это может означать.
Или планета TOI-431 b окутана плотной атмосферой, эффективно переносящей тепло на ночную сторону, или у нее очень высокое альбедо, на уровне 0.6-0.8. Второй вариант тоже очень сложно реализовать без атмосферы, хотя авторы и пытаются натянуть (чуть больше 1 сигма) свой результат на модель поверхности, сложенной ультраосновными породами или полевым шпатом.
В общем, нужно наблюдать вторичный минимум TOI-431 b на JWST, желательно в нескольких спектральных каналах.

[Vavanzer]

Или планета TOI-431 b окутана плотной атмосферой, эффективно переносящей тепло на ночную сторону, или у нее очень высокое альбедо, на уровне 0.6-0.8. Второй вариант тоже очень сложно реализовать без атмосферы, хотя авторы и пытаются натянуть (чуть больше 1 сигма) свой результат на модель поверхности, сложенной ультраосновными породами или полевым шпатом.

  Интересно, из чего еще модет быть атмосфера, помимо привычных нам газов, ну и часто упоминаемых соединений кремния, чтоб при +2000° были облака , да еще и отражающие?
 Есть что нибудь интересного по этому направлению? Какие то модели, предположения...

[vika vorobyeva]

Получен трансмиссионный спектр мини-нептуна GJ 3090 b (TOI-177 b): https://arxiv.org/pdf/2503.16608

Как и во многих других подобных случаях, спектр оказался плоским.
Это традиционно имеет два объяснения:
1) Атмосфера GJ 3090 b состоит из тяжелых газов, ее средняя молекулярная масса превышает 7.1 г/моль, доля водорода меньше 33%, на уровне давления 10^-2 бар дымка;
2) Атмосфера может быть любой (в том числе водородно-гелиевой), но на уровне давления 3.3·10^-5 бар расположены облака или плотная дымка.
Наблюдения проводились 8 августа и 30 октября 2022 года на спектрографе CRIRES+, установленном на VLT UT3, в лучах с длиной волны 1.92-2.47 мкм. Также авторы воспользовались двумя архивными наблюдениями в октябре 2022 года, всего было просуммировано 4 транзита.

Напомню, что GJ 3090 b – мини-нептун или скорее супер-Ганимед массой 3.34 ± 0.72 масс Земли, радиусом 2.13 ± 0.11 радиусов Земли, средней плотностью 1.89 ^+0.52/_-0.45 г/куб.см и эффективной температурой 693 ± 18 К.

[Скеп-тик]

Астрофизики получили чёткие изображения экзокометных поясов вокруг близлежащих звёзд

Кстати, неплохая возможность оценить вероятность обнаружения планет методом затмений. Ими могут стать только те системы, которые находятся к Земле "ребром".
Я насчитал таких 9 из 74.
Так что количество звёзд, имеющих планеты, можно смело умножать на 8-10 от обнаруженных.

[Павел Васильев]

Так что количество звёзд, имеющих планеты, можно смело умножать на 8-10 от обнаруженных.

Тогда в сфере радиусом 1000 световых лет от Солнца сколько примерно звёзд будут иметь экзокометные пояса и, особенно интересно, экзопланетные системы? Не с ребра, а в целом. Можно в среднем процентном отношении, плюс минус. По разным грубым оценкам в этой области находится порядка 10 млн звёзд. Всё же видимо не у всех есть кометные, астероидные пояса и планеты, у молодых звёзд OBA их скорее всего нет, не успели образоваться, так что есть вероятность что где-то 80% +- 10% звёзд имеют экзопланеты. Это 8 млн., даже если по одной у звезды, то это что-то очень много.

[vika vorobyeva]

Методом лучевых скоростей открыт мини-нептун у близкого красного карлика GJ 410 (DS Leo, HD 95650): https://arxiv.org/pdf/2504.03572

Авторы занимаются поисками планет у близких красных карликов с помощью спектрографов SPIRou и SOPHIE. Конкретно для GJ 410 они получили 103 измерения на SOPHIE и 156 измерений на SPIRou, полное время наблюдений составило 13 лет (с 2010 по 2023). Также они искали возможные транзиты на TESS, но ничего не нашли.

GJ 410 – ранний красный карлик, удаленный от нас на 11.933 ± 0.003 пк. Его масса 0.55 ± 0.02 солнечных масс, радиус 0.543 ± 0.009 солнечных радиусов, светимость в 17.3 раз меньше солнечной. Возраст звезды авторы оценили в 480 ± 150 млн. лет, есть и другая оценка – 890 ± 120 млн. лет. В общем, звезда достаточно молода и еще активна.
Минимальная масса GJ 410 b оценивается в 8.4 ± 1.3 масс Земли. Планета вращается по близкой к круговой орбите на расстоянии 0.0531 ± 0.0006 а.е. и делает один оборот за 6.020 ± 0.004 суток. Скорее всего, это мини-нептун или нептун.

После удаления из данных 6.02-суточного сигнала в невязках прорисовываются еще два RV-сигнала невысокой достоверности с периодами 2.99 и 18.7 суток. Возможно, там есть еще два мини-нептуна. Надо наблюдать дальше.

[vika vorobyeva]

Еще одна группа товарищей сосредоточилась на поисках планет у совсем маломассивных звезд с массами меньше 0.16 солнечных масс (спектральные классы M5.5 и более поздние). Для наблюдений были отобраны неактивные и слабо активные звезды ярче +10 величины в полосе J, всего 15 штук. Среди них были и звезды с уже известными планетами, например, звезда Тигардена. Их лучевые скорости измерялись с помощью спектрографа CARMENES.

В итоге авторы нашли четыре планеты у трех звезд G 268-110, G 261-6 и G 192-15: https://arxiv.org/pdf/2504.03364

G 268-110 b: минимальная масса 1.54 ± 0.25 масс Земли, расстояние между планетой и звездой 0.0128 ± 0.0003 а.е., орбитальный период 1.43263 ± 0.00008 суток, эффективная температура 534 ± 12 К. Скорее всего, суперземля.

G 261-6 b: минимальная масса 1.37 ± 0.23 масс Земли, орбитальное расстояние 0.0297 ± 0.0009 а.е., орбитальный период 5.4536 ± 0.0032 суток, эффективная температура 322 ± 10 К (температурный режим промежуточный между температурными режимами Земли и Венеры).

G 192-15 b: минимальная масса 1.03 ± 0.18 масс Земли, орбитальное расстояние 0.0172 ± 0.0004 а.е., орбитальный период 2.2748 ± 0.0003 суток, эффективная температура 454 ± 9 К (немного горячее Меркурия).
G 192-15 c: минимальная масса 14.3 ± 1.6 масс Земли, орбитальное расстояние 1.14 ± 0.03 а.е., орбитальный период 1219 ± 13 суток, эффективная температура 56 ± 1 К. Из всех представленных планет единственная не на круговой орбите: эксцентриситет достигает 0.68 ± 0.07. По физическим свойствам близка к Урану.

Авторы оценили эффективность обнаружения планет малых масс в своей выборке и нашли, что:
– распространенность планет с массами 0.5-3.0 масс Земли и периодами 1-10 суток составляет 0.9 ± 0.3 на звезду, с периодами 10-100 суток – 0.9 ^+0.6/_-0.4 на звезду;
– распространенность планет с массами 3-10 масс Земли и периодами 1-10 суток составляет 0.11 ^+0.11/_-0.06 на звезду, с периодами 10-100 суток – 0.06 ^+0.09/_-0.04 на звезду.

[Скеп-тик]

эффективная температура 322 ± 10 К (температурный режим промежуточный между температурными режимами Земли и Венеры).

Вика, 322°К = 49°С. Туареги вполне могли бы жить    Соответственно, 454°К = 181 градус по Цельсию, как раз курицу запекать. 

[Olweg]

Эффективная температура Земли (с учётом альбедо) - 250 К. У Венеры даже ниже, из-за более высокого альбедо. 49^о по Цельсию плюс парниковый эффект - может оказаться многовато!

PS Хотя, если считать альбедо нулевым (а в статье именно так и сделано), у Земли будет 278 К, а у Венеры 328 К.

[vika vorobyeva]

Представлены 9 транзитных горячих юпитеров, из которых только один (WASP-102 b) был представлен ранее. Это WASP-116 b, WASP-149 b, WASP-154 b, WASP-155 b, WASP-188 b, WASP-194 b/HAT-P-71 b, WASP-195 b и WASP-197b: https://arxiv.org/pdf/2504.08091

Все эти транзитные кандидаты были обнаружены наземным обзором SuperWASP, наблюдались TESS и получили номер в каталоге TOI, их массы были измерены методом лучевых скоростей. Большинство родительских звезд имеет компаньонов на малом угловом расстоянии, и это причина, по которой эти планеты не опубликовали ранее – надо было аккуратно во всем разобраться.

Родительские звезды – преимущественно солнцеподобные FG класса с массой немного больше солнечной (кроме K-карлика WASP-154).

WASP-116 b (TOI-4672): масса 0.64 ± 0.14 масс Юпитера, радиус 1.22 ± 0.06 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.43 ± 0.12 г/куб.см, орбитальный период 6.613 суток, большая полуось орбиты 0.065 ± 0.003 а.е., эффективная температура 1414 ± 70 К.
WASP-149 b (TOI-6101): масса 0.99 ± 0.20 масс Юпитера, радиус 1.36 ± 0.06 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.49 ± 0.12 г/куб.см, орбитальный период 1.333 суток, большая полуось орбиты 0.024 ± 0.001 а.е., эффективная температура 1855 ± 93 К.
WASP-154 b (TOI-5288): масса 0.63 ± 0.13 масс Юпитера, радиус 0.96 ± 0.06 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.88 ± 0.25 г/куб.см, орбитальный период 3.812 суток, большая полуось орбиты 0.044 ± 0.003 а.е., эффективная температура 994 ± 63 К.
WASP-155 b (TOI-6135): масса 0.87 ± 0.18 масс Юпитера, радиус 1.20 ± 0.06 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.62 ± 0.17 г/куб.см, орбитальный период 3.110 суток, большая полуось орбиты 0.043 ± 0.002 а.е., эффективная температура 1468 ± 76 К.
WASP-188 b (TOI-5190): масса 1.44 ± 0.30 масс Юпитера, радиус 1.32 ± 0.05 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.78 ± 0.20 г/куб.см, орбитальный период 5.749 суток, большая полуось орбиты 0.072 ± 0.003 а.е., эффективная температура 1666 ± 70 К.
WASP-194 b (HAT-P-71 b, TOI-3791): масса 1.17 ± 0.27 масс Юпитера, радиус 1.38 ± 0.09 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.55 ± 0.18 г/куб.см, орбитальный период 3.183 суток, большая полуось орбиты 0.047 ± 0.003 а.е., эффективная температура 1693 ± 122 К.
WASP-195 b (TOI-4056): масса 0.10 ± 0.03 масс Юпитера, радиус 0.92 ± 0.05 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.16 ± 0.06 г/куб.см, орбитальный период 5.052 суток, большая полуось орбиты 0.063 ± 0.003 а.е., эффективная температура 1522 ± 71 К.
WASP-197 b (TOI-5385): масса 1.27 ± 0.25 масс Юпитера, радиус 1.29 ± 0.05 радиусов Юпитера, средняя плотность 0.74 ± 0.18 г/куб.см, орбитальный период 5.167 суток, большая полуось орбиты 0.065 ± 0.002 а.е., эффективная температура 1665 ± 67 К.

[vika vorobyeva]

С помощью анализа планет-планетного взаимодействия измерена масса планет в системе GJ 1061: https://arxiv.org/pdf/2504.10926

Три небольшие планеты у красного карлика GJ 1061 были открыты в 2019 году методом лучевых скоростей в рамках проекта RedDots (Красные Точки). Орбитальные периоды планет составляют 3.2, 6.7 и 13.1 суток, а минимальные массы – 1.4 ± 0.2, 1.75 ± 0.23 и 1.68 ± 0.25 масс Земли, соответственно. Орбита внешней планеты d проходит по середине обитаемой зоны. Естественно, что ученым хотелось бы знать не минимальные, а истинные массы. Но как их определить, если система не транзитная?
Оказывается, можно измерить их гравитационное влияние друг на друга. Планеты близки к резонансу 4:2:1, как внутренние галилеевы спутники Юпитера. Они возмущают орбитальное движение друг друга, что отражается на лучевой скорости родительской звезды. Авторы статьи получили дополнительно 26 измерений на ESPRESSO со средней погрешностью 0.25 м/с, при том, что более ранние наблюдения на HARPS давали среднюю погрешность единичного измерения 1.41 м/с. Параллельно авторы снимали фотометрию звезды для учета ее активности. Дело облегчается тем, что звезда старая (возраст больше 7 млрд. лет) и спокойная, вращается очень медленно (один оборот за ~125 суток).
Что в итоге получилось.
Авторы рассмотрели две модели: 1) орбиты всех трех планет лежат в одной плоскости (компланарная модель), и 2) наклонение орбиты каждой планеты считалось отдельно (3D модель). Обе модели согласуются в пределах погрешностей. Приведу здесь 3D модель.
– планета b: период 3.2075 ± 0.0001 суток, масса 1.11 ± 0.12 масс Земли (наиболее вероятное значение 1.09 масс Земли), большая полуось орбиты 0.0210 ± 0.0006 а.е., эксцентриситет орбиты 0.05 ± 0.04, наклонение орбиты 65 ± 8°.
– планета c: период 6.6813 ± 0.0004 суток, масса 1.81 ± 0.12 масс Земли (наиболее вероятное значение 1.88 масс Земли), большая полуось орбиты 0.0342 ± 0.0010 а.е., эксцентриситет орбиты 0.01 ± 0.01, наклонение орбиты 69 ± 7°.
– планета d: период 13.066 ± 0.002 суток, масса 1.65 ± 0.16 масс Земли (наиболее вероятное значение 1.53 масс Земли), большая полуось орбиты 0.054 ± 0.002 а.е., эксцентриситет орбиты 0.03 ± 0.04, наклонение орбиты 63 ± 9°.
Авторы полагают, что все планеты являются железокаменными и оценивают их радиусы в 1.04 ± 0.04, 1.22 ± 0.03 и 1.18 ± 0.04 радиусов Земли, соответственно.

Напомню, что система GJ 1061 удалена от нас всего на 3.67 пк.

[Goodricke]

Обнаружена первая «полярная» экзопланета у двойной системы коричневых карликов

Астрономы впервые получили убедительные доказательства существования планеты, вращающейся по орбите, перпендикулярной плоскости орбиты самих коричневых карликов. Это необычное открытие было сделано с помощью Очень большого телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO).

Уникальный мир, получивший название 2M1510 (AB) b, обращается вокруг пары молодых коричневых карликов – субзвездных объектов, по массе превосходящих газовые гиганты, но недостаточно массивных, чтобы стать настоящими звездами. Эти два объекта образуют затменно-двойную систему, поскольку периодически заслоняют друг друга с точки зрения земного наблюдателя. Это уже само по себе редкость: известно лишь два подобных двойных коричневых карлика. Однако еще более удивительно, что найденная планета обращается вокруг этой пары по орбите, расположенной почти под прямым углом к их собственной плоскости вращения – так называемой полярной орбите.

Открытие было сделано в ходе анализа спектроскопических данных, собранных с помощью инструмента UVES на VLT. Ученые исследовали движения двух коричневых карликов и заметили аномалии, которые можно объяснить только наличием третьего тела – планеты – и именно на полярной орбите.

https://in-space.ru/obnaruzhena-pervaya-polyarnaya-ekzoplaneta-u-dvojnoj-sistemy-korichnevyh-karlikov/
https://www.eso.org/public/images/eso2508a/
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2508/eso2508a.pdf

[Mercury127]

Меня терзают смутные сомнения насчёт устойчивости такой системы...

[gals]

Насчёт инопланетной жизни:
https://news.rambler.ru/tech/54526187-sledy-inoplanetnoy-zhizni-nashli-v-120-svetovyh-godah-ot-zemli/

[Wert]

В статье N. Madhusudhan "New Constraints on DMS and DMDS in the Atmosphere of K2-18 b from JWST MIRI" говорится об обнаружении в атмосфере мининептуна (или как считает автор гикеана [океанида с тонкой водородной атмосферй]) K2-18b в единственном спектре  в диапазоне 6-12 мкм молекул  диметилсульфида (DMS) и диметилдисульфида (DMDS) с достоверностью около 3σ (вроде в астрофизики надо 5σ для открытия), которые на Земле биогенные. Концентрация выше или около 10^-5 хотя бы для одного из этих газов, но там неопределенность в сечениях поглощения, которые известны только для азотной атмосферы с высоким давлением, а для водородных с низким (обнаружение происходит в верхних слоях) - нет.

[vika vorobyeva]

В другой статье, посвященной этой же планете, показывается, что у K2-18 b слишком низкое альбедо для наличия жидкого океана: https://arxiv.org/pdf/2504.12030
Идея простая: чем ниже альбедо планеты, тем больше энергии звездного света поглощается и тем жарче обстановка. Чтобы на K2-18 b был жидкий океан, ее альбедо должно быть выше:
– 0.68 для водородной атмосферы с давлением у поверхности 1 бар,
– 0.92 для водородной атмосферы с давлением у поверхности 10 бар.
Реальное альбедо K2-18 b авторы оценивают в 0.17-0.18, и уж точно оно не выше 0.38 (эта величина получается в предположении 100% отражающих облаков).
Вывод? Океан магмы там может и есть, а вот водяного океана точно нет.

Upd Сохраню на будущее: граница катастрофического парникового эффекта 435 Вт/кв.м для водородной атмосферы с давлением 1 бар, и 116 Вт/кв.м для водородной атмосферы с давлением 10 бар. Как я понимаю, речь о поглощенной радиации. На орбите K2-18 b приходящий поток 1368 Вт/кв.м.

[Wert]

Вывод? Океан магмы там может и есть, а вот водяного океана точно нет.

Есть и другие расчеты. Там с дымкой. При более низких давлениях температура ниже. То есть при таких результатах океан есть.

Сначала мы строим три профиля (PT1, PT2 и PT3), показанные на рис. 2 , учитывая рассеяние из-за дымки, смоделированной с коэффициентами усиления Рэлея 900, 1100 и 1300 соответственно. Эти профили представляют собой диапазон возможных атмосферных температур, но все они имеют максимальную температуру ∼400 К и давление 100 бар на поверхности океана.

[Андрей Курилов]

Она вроде постоянно прецессирует, т.е. плоскость орбиты планеты постоянно поворачивается. В данный момент времени она почти перпендикулярна

Sent from my CMA-LX1 using Tapatalk

[LeMay]

  Астрофизик Сергей Попов о K2-18b:

    В последние годы большое внимание привлекает планета K2-18b. Это сверхземля или мининептун с массой чуть более 8 земных (по видимому размеру планета в два с лишним раза превосходит Землю). Она была открыта спутником Кеплер, когда основная программа была уже закончена из-за поломки гироскопа. Планета вращается вокруг красного карлика вблизи или внутри зоны обитаемости. И вот тут начинаются тонкости.

  Граница обитаемости (которую определяем по возможности существования жидкой воды на поверхности) сильно зависит от параметров атмосферы. Они известны плохо, а потому начинаются дискуссии. Для K2-18b было предложено много гипотез. Это может быть просто мининептун, или даже небольшая газовая планета. Или же под атмосферой может скрываться океан магмы (к слову, именно это гипотезу косвенно поддерживают результаты в обсуждаемой статье). А может быть, что под водородной атмосферой скрывается водный океан. Такие планеты получили название hycean: от hydrogen и ocean. Так что там с K2-18b?

  В новостях все кипит, но в связи с другой работой по этой экзопланете. Речь о статье arxiv:2504.12267. Авторы этой статьи считают, что под атмосферой находится водный океан. По наблюдениям на JWST они с малой достоверностью (чуть выше 3-сигма, но и это модельно зависимо) зарегистрировали диметилсульфид. А это вещество считают биомаркером. Так значит жизнь?

  Не будем торопиться и вернемся к статье arxiv:2504.12030. Ее авторы исследуют альбедо планет. Они строят модель и прилагают ее и к K2-18b. Что же у них получается?

  K2-18b находится довольно близко к звезде. Чтобы не запустился катастрофический парниковый эффект (runaway greenhouse), приводящий к испарению всей воды, надо, чтобы у планеты было большое альбедо, т.е., чтобы она отражала много падающего на нее излучения. По наблюдениям на Хаббле и JWST в атмосфере видны спектральные детали. Они формируются в атмосфере над облаками. Детальный анализ позволяет дать ограничения на альбедо. Так вот, оно оказывается недостаточным для того, чтобы сохранить воду. На поверхности слишком жарко.

  Разумеется, отсутствие воды теоретически не закрывает обитаемость (вспомним фосфиновую дискуссию про Венеру). Но вот модель Hycean в приложении к K2-18b оказывается под угрозой. Так что я бы не торопился с заявлениями об открытии первой обитаемой планеты вне Солнечной системы.

  Но все это так интересно!

 

[Маска]

зарегистрировали диметилсульфид. А это вещество считают биомаркером. Так значит жизнь?

Я мало чего понимаю в химии,но вот из википедии.
В промышленности диметилсульфид получают обработкой сероводорода избытком метанола над катализатором (оксид алюминия):
2CH3OH + H2S --> (CH3)2S + 2H2O