Открытия и исследования экзопланет

[Скеп-тик]

если бы венерианская атмосфера имела земной состав, то её средняя температура была бы около 26 °C

+120 на поверхности в подсолнечной точке и -100 незадолго до рассвета, да. Учитывая период обращения Венеры вокруг своей оси.
Напомню, на Земле поверхность в Сахаре нагревается до +70, а полярной ночью падает до -90. А солнечный поток на поверхности Венеры в 4 раза выше земного.

[Dayan]

А солнечный поток на поверхности Венеры в 4 раза выше земного.

В 1.9 раза.

[petrovich1964]

Напомню, на Земле поверхность в Сахаре нагревается до +70, а полярной ночью падает до -90.

Минус девяносто - явно не в Сахаре, а в Антарктиде (станция Восток -89,2С). И в этом месте живых существ не наблюдалось, при таком морозе. Мы же не говорим что Земля не в зоне обитаемости.

[Скеп-тик]

В 1.9 раза.

Упс. Взял радиус орбиты Меркурия вместо Венеры.
Тогда не 120, а только 100   

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве вышло сразу две статьи, посвященные измерению массы планеты земного типа Gliese 12 b. Напомню, что это планета радиусом 0.96 ± 0.05 радиусов Земли, вращающаяся вокруг древнего красного карлика спектрального класса M4V с орбитальным периодом 12.76 суток, ее температурный режим является промежуточным между температурными режимами Земли и Венеры. Масса Gliese 12 b не превышала 3.87 масс Земли.

Madison Brady сотоварищи использовали спектрограф MAROON-X и получили 51 измерение лучевой скорости Gliese 12, а также воспользовались доступными архивными измерениями на HARPS (7), CARMENES (17), HARPS-N (13). Получили массу планеты равной 0.71 ± 0.12 масс Земли: https://arxiv.org/pdf/2506.20561
Daisy A. Turner с очень большим коллективом авторов собрали 74 измерения лучевой скорости на HARPS, 34 на ESPRESSO и 91 на CARMENES. Получили массу 0.95 ± 0.27 масс Земли.
https://arxiv.org/pdf/2506.20564
В принципе, обе оценки согласуются в пределах погрешностей, но второй цифре веры несколько больше.

Средняя плотность согласно Turner 6.4 ± 2.4 г/куб.см, совместима с железокаменным составом. Напротив, Brady и Ко пишут, что их решение допускает и наличие слоя воды 2.1 ± 1.6% (хотя чистое железокаменное решение тоже возможно). Климат планеты сильно зависит от ее альбедо и толщины атмосферы (и ее наличия в принципе). Так, Brady помещают планету выше "космической береговой линии", что означает отсутствие атмосферы.

[Foma]

arXiv:2507.00933: A first look at rocky exoplanets with JWST

Каковы итоги 3 лет исследований атмосфер каменистых экзопланет на JWST? Что нового мы узнали и чего достигли? - примерно на такие вопросы пытаются дать ответ авторы этого небольшого, но весьма полезного обзора.  К настоящему моменту JWST провел наблюдения  десятков скалистых планет. В основном тех, которые проще всего наблюдать:  сравнительно крупных, достаточно массивных, скорее горячих, чем холодных. Почти все они находятся у М-карликов, почти все получают в сотни раз больше жесткого ультрафиолета, чем Земля, и на диаграмме "скорость убегания / поток УФ" находятся выше "космической береговой линии" - условной границы, разделяющей планеты, способные удержать атмосферу, и безатмосферные тела:


Каменистые планеты из наблюдений цикла 1-4  на JWST

Тем не менее, где-то атмосферы могли и сохраниться и JWST искал их с помощью трансмиссионной спектроскопии при транзите и по тепловому излучению. Нелишне напомнить, что увеличение глубины транзита, обусловленное поглощением атмосферными газами, очень невелико и редко превышает 0.01...0.1%. Ее можно выразить в единицах стандартной высоты атмосферы, H, которая связана с обычной глубиной транзита как
.
Например, в атмосфере Земли наибольшим поглотителем является углекислый газ, который дает относительную глубину транзита 6 H. Эффект того же порядка должен быть и в атмосферах экзопланет.

В первых два цикла JWST пронаблюдал более 60 транзитов каменистых планет. Из них 11 транзитов потрачено на 3 планеты системы L98-59, 23 транзита на семь планет TRAPPIST-1 и еще минимум по два транзита досталось еще паре десятков планет. Многие транзиты были омрачены звездным загрязнением, что значительно осложняет интерпретацию, но и точность JWST оказалась выше ожиданий, так что первые результаты не так и плохи.


На картинке выше приведен групповой портрет из 10 опубликованных спектров. Глубина транзитов приведена в единицах H, размер маркера указывает размер планеты, цвет маркера - температуру. Серые линии - полоса погрешности в 5 H, синяя линия в самом низу - реальный спектр поглощения атмосферы Земли.

4 планеты (TOI-836b,  LHS  475b,  GJ  341b, L 98-59c) имеют плоский спектр, который означает либо отсутствие атмосферы, либо дымку в верхних слоях. Еще 2 планеты (GJ 486b, GJ 1132b) имеют намеки на следы воды, а суперземля L98-59d  имеет широкую полосу поглощения на 3.3–4.8 μm, возможно связанную с соединениями серы. Но ни в одном из случае нет сигналов значимостью более 6 сигма и делать какие-то выводы пока рано. Да и из величины погрешностей видно, что до обнаружения атмосфер типа земной еще очень далеко.



Измерения яркостной температуры дневного полушария были опубликованы для 7 каменистых планет (TRAPPIST-1b,c,  GJ  1132b,  GJ  486b,  GJ  367b, LTT 1445 Ab, и LHS 1478b). На рисунке выше они нормированы на максимально возможную температуру планеты с нулевым альбедо и, в общем-то,  мало от нее отличаются. Это можно объяснить отсутствием переноса тепла, а значит - и атмосферы. Неоднозначные результаты были получены для TRAPPIST-1b, который на 12.8μm холоднее, чем на 15μm. Некоторые свидетельства теплопереноса есть для LHS 1478b, но опять же малодостоверные.

Подводя итоги, можно сказать, что ни трансмиссионная спектроскопия, ни измерения яркостной температуры не дали четких доказательств существования атмосфер у изученных планет. Вероятно никаких атмосфер там просто нет. Если более аккуратно - исключены мощные атмосферы с P>10 атм и углекислотные. И последнее на самом деле удивительно. Модели предсказывали обильное образование CO2-атмосфер на массивных горячих землях, например за счет вулканической активности. Молекула CO2 довольно прочная, малоподвержена фотодиссоциации, такие атмосферы стабильны миллиарды лет даже в жестком УФ. Но мы их не видим в этой выборке, а значит запасы углерода и кислорода на таких планетах могут быть меньше, чем принято считать.

[vika vorobyeva]

На снимках VLT/SPHERE открыта молодая планета-гигант у звезды A0-типа HD 135344A: https://arxiv.org/pdf/2507.06206

HD 135344 – визуальная двойная звезда возрастом около 12 млн. лет, удаленная на 135 ± 0.7 пк. Второй компонент еще окружен протопланетным диском. Радиус HD 135344A – 1.50 ± 0.01 солнечных радиусов, температура фотосферы 9540 ± 100 К, светимость в ~16.6 раз больше светимости Солнца, масса не приводится. Расстояние между компонентами – 21.2 угловых секунд (~2800 а.е. в проекции на небесную сферу), т.е. пара широкая.
 
Раз звезда молодая, а диска вокруг нее уже нет, значит, можно поискать молодые горячие планеты, резонно решили исследователи. И стали наблюдать окрестности звезды с помощью приемника SPHERE на VLT. Снимки были получены 8 мая и 5 июля 2019 года, 16 июля 2021 года и 3 мая 2022 года. Затем HD 135344A еще трижды наблюдали с помощью интерферометра GRAVITY, сложив свет всех четырех телескопов VLT.
В итоге обнаружили слабый инфракрасный источник спектрального класса L, сопровождающий звезду в ее движении по небу. Параметры объекта определили, сравнив с моделями. Масса HD 135344A b – около 10 масс Юпитера, радиус 1.60 ± 0.07 радиусов Юпитера, температура 1510 ± 35 К. Планета вращается вокруг HD 135344A по эллиптической орбите с большой полуосью 16.5 ^+2.8/_-2.0 а.е., эксцентриситетом 0.5 ± 0.2 и наклонением 74 ⁺³/_-5°, ее орбитальный период можно грубо оценить в 45 лет. Судя по отсутствию инфракрасного избытка протопланетный диск звезды A уже рассеялся, и планета полностью сформировалась. В ее спектре низкого разрешения доминирует полоса водяного пара.

[Foma]

arXiv:2507.07326: KMT-2024-BLG-0404L: A triple microlensing system consisting of a star, a brown dwarf, and a planet



В двойной системе, состоящей из позднего М-карлика и коричневого карлика, методом микролинзирования обнаружена планета массой M=17⁺²⁵₋₉ M_E. Все три тела расположены весьма тесно: расстояние между звездами оценивается в 0.85 а.е., а между планетой и главной звездой - 0.34 а.е. Это можно было бы списать на эффекты проекции на плоскость наблюдения, однако и в предыдущих случаях микролинзированием неоднократно обнаруживались аномально тесные планетные системы у двойных. Например OGLE-2006-BLG-284L (arXiv:2005.07199), тоже пара из М-карлика и коричневого карлика в 2.1 а.е друг от друга + газовый гигант в 2.2 а.е. от главной звезды. Вероятно все это циркумбинарные планетные системы с весьма причудливой орбитальной архитектурой.

[Андрей Курилов]

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ade794
Интересная статья. На примере данных TESS показано, что свет заезд у транзитных экзопланет загрязнен в среднем на 6% светом фоновых звезд, что приводит к тому, что размеры планет систематически недооценены, а реальная плотность составляет 80% от измеренной.

Sent from my CMA-LX1 using Tapatalk

[Dayan]

Сегодня в Архиве пара интересных статей.

В одной из них исследовали частоту встречаемости короткопериодических мининептунов и суперземель у F, G, K и M звёзд.
Scaling K2 VIII: Short-Period Sub-Neptune Occurrence Rates Peak Around Early-Type M Dwarfs (K. K. Hardegree-Ullman и др)

Объединив данные из основной миссии Кеплера и из K2, Hardegree-Ullman и др рассчитали частоту встречаемости короткопериодических (с орбитальными периодами от 1 до 40 суток) планет у звёзд спектральных классов F, G, K и M в зависимости от эффективной температуры родительских звёзд. Обнаружено, что частота встречаемости мининептунов достигает максимума у K-звёзд и ранних M-карликов. Пик распространённости приходится на Teff ≈ 3750 K, а для звёзд с более низкой температурой эта встречаемость резко уменьшается. Также, частота мининептунов довольно быстро снижается и для звёзд с Teff ≳ 5760 K. Напротив, частота встречаемости суперземель растёт в направлении более холодных звёзд и не демонстрирует явных пиков в рассматриваемом диапазоне температур родительских звёзд (3200–6900 K).
Примечательно, что наблюдаемый пик встречаемости короткопериодических мининептунов у звёзд с массой около 0.5 M⊙ был предсказан в самых современных, учитывающих много факторов, моделях формирования планет из околозвёздных дисков.

На картинке – частота встречаемости короткопериодических мининептунов и суперземель в зависимости от Teff родительских звёзд.

В другой статье исследовался наклон протопланетных дисков к плоскости экватора родительской звезды.
One-third of Sun-like stars are born with misaligned planet-forming disks (L. I. Biddle и др)

За последние 20 лет благодаря эффекту Росситера – Маклафлина определён наклон орбит сотен экзопланет, в основном горячих юпитеров, относительно плоскости экватора родительских звёзд. И многие системы демонстрируют сильную некомпланарность. Но возникает ли этот наклон из-за гравитационного взаимодействия планет друг с другом или со звездой-компаньоном в той же системе, или же он является первичным, заложенным ещё в процессе звездообразования?

Измерив радиус, доплеровскую дисперсию скорости вращения v·sin(i_*) и осевой период вращения (по данным TESS и K2), Biddle и др определили спроецированный наклон оси вращения 49 очень молодых звёзд с известными протопланетными дисками, и сравнили этот наклон с наблюдаемым углом наклона их диска. Все звёзды выборки ещё не достигли стадии главной последовательности, а также являются одиночными. Оказалось, что примерно у одной трети систем есть заметное рассогласование, и это позволило авторам предположить, что несоосность, выявленная в зрелых системах, вполне может быть обусловлена и начальными условиями их формирования.

[Goodricke]

Астрономы открыли формирующуюся планету вокруг молодой солнцеподобной звезды

Международная группа астрономов сообщила о редчайшем открытии – обнаружении планеты, находящейся в самом начале своего развития. Объект получил название WISPIT 2b и, по оценкам ученых, представляет собой газовый гигант, сопоставимый по размеру с Юпитером. Его возраст – всего 5 миллионов лет, что по космическим меркам делает его «новорожденным».

https://www.eso.org/public/images/potw2534a/
https://in-space.ru/astronomy-otkryli-formiruyushchuyusya-planetu-vokrug-molodoi-solntsepodobnoi-zvezdy/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adf721

[vika vorobyeva]

Вчера в Архиве появилась статья об открытии 3-планетной системы у солнцеподобной звезды HD 28471: https://arxiv.org/pdf/2508.18000

Хотя большинство новых планет сейчас открывает TESS, метод лучевых скоростей тоже пытается не отставать. Авторы в течение 19.3 лет измеряли лучевую скорость HD 28471 на HARPS, всего было получено 122 измерения с погрешностью 0.4-0.6 м/с. В итоге были обнаружены три планеты небольших масс (диапазона суперземель и мини-нептунов) и четвертый кандидат на широкой орбите (или проявление магнитного цикла звездной активности, пока непонятно).

HD 28471 – солнцеподобная звезда спектрального класса G5V, удаленная на 43.7 пк. Масса 0.98 ± 0.04 солнечных масс, радиус 1.08 ± 0.06 солнечных радиусов, возраст 6.6 ± 1.9 млрд. лет (1-я оценка) или 4.6 ± 0.2 млрд. лет (2-я оценка), уровень активности очень низкий. Светимость не приводится, но по закону Стефана-Больцмана ее можно оценить в 1.16 солнечных (радиус эффективной земной орбиты 1.08 а.е.)
Планета b: минимальная масса 3.7 ± 0.4 масс Земли, орбитальный период 3.1649 ± 0.0003 суток, эксцентриситет 0.20 ± 0.07, большая полуось 0.042 ± 0.001 а.е. Скорее всего, горячая суперземля. Возможно, признают сами авторы, необычно высокий эксцентриситет орбиты вызван тем, что RV-сигнал является суперпозицией двух планет и есть еще одна планета с периодом ~1.65 суток. Имеющихся измерений лучевой скорости пока недостаточно, чтобы в этом разобраться.
Планета c: минимальная масса 5.7 ± 0.7 масс Земли, орбитальный период 6.12 ± 0.09 суток, эксцентриситет 0.09 ± 0.06, большая полуось 0.065 ± 0.001 а.е. Почти наверняка горячий мини-нептун.
Планета d: минимальная масса 4.9 ± 0.8 масс Земли, орбитальный период 11.681 ± 0.005 суток, эксцентриситет 0.09 ± 0.06, большая полуось 0.100 ± 0.002 а.е.
Если долгопериодический сигнал вызван планетой, а не является проявлением звездной активности, то ее орбитальный период будет равен 1496 ± 12 суток, минимальная масса 0.37 ± 0.02 масс Юпитера, большая полуось орбиты 2.54 ± 0.04 а.е., орбита практически круговая.
Вывод как всегда один – нужно продолжать наблюдения.