Открытия и исследования экзопланет

[Borislаv]

-5.00<log(Rnk)<-5.29 29/146=20%

Без тесных двойных (с разделением меньше 100 а.е.) частота получается 29/(146-13)=29/133=22%
Средняя температура среди звезд "спокойной" выборки 5541 Кельвинов и средняя масса 1,04 масс Солнца (вероятно оранжевый карлик/субгигант).

[Borislаv]

Собрал данные показателей хромосферной активности звезд с открытыми горячими нептунами. Как видно у всех он гораздо выше, чем у Солнца. (Как я понял у красных карликов линия кальция по которым проводится оценка вообще не видны, поэтому для них нет такого понятия).

HD190360         -5.09
HD7573255       -5.09
HD4308             -5.05
HD219828         -5.04
HD160691         -5.02
HD69830           -4.97

В Калифорнийский список из 1039 звезд входят все кроме HD219828. А звезд с хромосферной активностью ниже -4.97 в ней по моим (полным лишь на половину) даным 189. Итого можно оценить частоту горячих нептунов в 5/189=3%.

[Borislаv]

На основе этой сьемки авторы делают вывод, что частота планет массивней 2-3 MJ в разделение больше 30 а.е. вокруг G, K и M звезд меньше 5%. Если объединить, что с результатами Masciadri et al. (2005) который осмотрел 28 соседних звезд (6 из них перекрыты с текущим обзором) и  Brandner et al. (2000) осмотревшим 24 красных карлика, то частота коричневых карликов у низко-массивных звезд менее, чем 1%, а планет массивней 5 масс Юпитера менее чем 2%.

А в итоге (если объединить с промежуточными результатами Clio) получается, что проверенно порядка 200 звезд.

На основе следующих статей скопилировал список проверенных звезд:

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0502376 обзор 28 на VLT-NACO(L полоса)
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0705.0066v1 обзор 45 на VLT, MMT c SDI
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0705.4290v1 обзор 85 по Gemini Deep Planet Survey (GDPS)
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0706.0095v1 обзор 22 на VLT-NACO(L полоса)

В итоге получилось 159 звезд, без красных карликов 118.
Если распределить их по возрасту, то:
93 моложе 50 млн. лет.
35 между 50 и 100 млн. лет
15 между 100 и 200 млн. лет

Есть еще список обзоров на Паломере, Кеке и Клио. Вероятно в общем 100-150 молодых звезд с массой близкой к массе Солнца набирается. Раз массивные юпитеры на широких орбитах не обнаруженны, то это вероятно говорит, о редкости межпланетных взаимодействий с выбросом планеты на вытянутую элиптическую орбиту.

[Borislаv]

Интересная конференция по фотографическим поискам дозвездных компонентов.
www.lyot2007.org

Среди прочего есть информация об обзоре на NACO-SDI 36 К и G карликов в радиусе 50 пс, отобраных из 1600 звезд RV обзора CORALIE и показывающие долгопериодический дрейф лучевой скорости. У 36 обнаружено 16 звездных компаньенов, большинство поздние краснвые карлики. У остальных 20 никаких компаньенов не обнаруженно, предполагая наличие либо массивных планет, либо маломассивных коричневых карликов.

Еще там упоминается новый каталог близких звезд.
NASA Star and Exoplanet Database (http://nsted.ipac.caltech.edu).

[Borislаv]

Добавил еще кооэффиценты хромосферной активности из http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402582v1
В итоге есть значения для 948 звезд из 1039.

среднее значение планетной частоты близко к 11%.
Составил распределение по детальней:

-4.00<log(Rnk)<-4.09 0/1      =0%
-4.10<log(Rnk)<-4.19 0/1      =0%
-4.20<log(Rnk)<-4.29 0/4      =0%
-4.30<log(Rnk)<-4.39 1/17    =6%
-4.40<log(Rnk)<-4.49 1/54    =2%
-4.50<log(Rnk)<-4.59 2/42    =5%
-4.60<log(Rnk)<-4.69 4/35    =11%
-4.70<log(Rnk)<-4.79 5/49    =10%
-4.80<log(Rnk)<-4.89 5/107  =5%
-4.90<log(Rnk)<-4.99 27/278=10%
-5.00<log(Rnk)<-5.09 52/248=21%
-5.10<log(Rnk)<-5.19 7/93    =7%
-5.20<log(Rnk)<-5.29 2/18    =11%
-5.30<log(Rnk)<-5.39 1/1      =100%

Подозреваю, что радикальный спад в частоте после примерно log(Rnk)=5.09 не случаен, и связан с ослабление линий кальция и других элементов (по которым оценивается активность) до такой степени, что это мешает поискам планет тоже

среднее значение ниже -5.00 (52+7+2+1)/(248+93+18+1)=62/360=17%
без двойных 62/(360-34)=62/326=19%

Коэффиценты поправки на активность (-5.00<log(Rnk)) с разными данными без тесных двойных примерно равны:

на основе данных ААТ             14/26=0.53
на основе половины выборки   12/22=0.54
на основе почти полной           11/19=0.58

А вот для высокометалличных неактивных звезд больших изменений со средним значением нет
больше 0.3   21/(66-3)=22/63=35%
больше 0.35   9/(29-2)=  9/27=33%

Если же взять промежуток -5.00<log(Rnk)<-5.09, то что-то похожее на увеличение наблюдается.

больше 0.3      21/(52-2)=42%
больше 0.35   10/(24-2)=45%

[Borislаv]

-5.00<log(Rnk)<-5.09 52/248=21%

На основе копии промежуточной базы пересчитал значение на этом промежутке
-5.00<log(Rnk)<-5.09 22/97=23%

Учитывая большой объем статистики такое подозрение что поправка на активность (особенно без тесных двойных) здесь несколько больше 50%. Да и 5 из 6 горячих нептунов именно на этом промежутке, а не ниже.

И кстати авторы приводят значения активности Солнца на 11 летнем цикле в --4.96.

[Olweg]

Еще интересные факты: если взять из списка exoplanets.org планеты с периодом дольше 2500 дней массой <3.5 юпитеров и без дополнительных внутренних гигантов с массой >0.1 юпитера, то получится такой список:
Звезда                          [Fe/H]
epsilon Eri                    -0.0309
HD 117207                    0.266
HD 190360                    0.213
HD 89307                     -0.159
HD 72659                     -0.00448
HD 154345                   -0.105

Металличность колеблется около солнечной как в ту, так и в другую сторону! Но, конечно, выборка пока слишком маленькая, чтобы делать какие-то выводы.

[Borislаv]

Посчитал без тесных двойных распределение по металичности у хромосферно-спокойного интервала (-5.00<<-5.09) и полной выборки из первоначальных 1039 звезд

       всего  52/224=23%     113/931=12%
-0.60<<-0.30   1/13= 7%        3/100=3%
-0.29<<-0.15   2/14=14%        8/105=8%
-0.14<< 0.00   4/38=11%       18/195=9%
 0.01<<0.15   10/64=16%       26/277=9%
 0.16<<0.30   20/61=33%       33/177=19%
 0.31<<0.60   15/35=43%       25/ 77=32%


также сравнил общую выборку с "тихой" по количеству систем входящих в интервал К>30 м/c и Т<1200 суток. В системе из нескольких планет брал самую слабую(долгопериодичную) планетную амплитиду.

получилось 57/113=50% и 20/52=38%, т.е. в "тихой" выборке легких (долгопериодичных) планет открыто на 24% больше, чем тяжелых короткопериодичных планет. Причем в 224/931=24% выборке содержится (52-20)/(113-57)=32/56=57% систем с наиболее трудными для обнаружения планетами.

[Borislаv]

http://oklo.org/?p=224
Грег в своем блоке рассказывает о возможности открытия обитаемой планеты у красных карликов. Для начала он приводит таблицу, показывающую как растут возможности обнаружения планет у красных карликов.

Planet     M star M sin(i) date   K    #obs sig    µ
Gl 876 b 0.32    615        1998 210 13    6.0   247
Gl 876 c 0.32    178        2001 90    50   5.0   127
Gl 436 b 0.44     22.6      2004 18.1 42   4.5   26
Gl 581 b 0.31     15.7      2005 13.2 20   2.5   23
Gl 876 d 0.32       5.7      2005 6.5   155 4.0   20
Gl 674 b 0.35      11.8     2007 8.7   32   0.82 60
Gl 581 d 0.31        7.5     2007 2.7   50   1.23 16
Gl 581 c 0.31        5.0     2007 2.4   50   1.23 14

Столбцы это соотвественно название планеты, масса звезды, масса планеты в массах Земли, год открытия, полуамплитуда, число наблюдений на момент открытия, инструментальная ошибка, параметр равный K/sigma и умноженный на квадратный корень количества наблюдений.
Последний параметр характеризует мощность сигнала на периодиограме или величину "риска" открытия.

У обитаемой планеты похожей на Землю у красного карлика массой 0.3 солнечных на 14 дневной орбите полу-амплитуда К равна 0.62 метра в секунду. Если телескоп обладает точностью 1.5 метра в секунду для открытия уровня µ=20 потребуется  N=2341 замеров лучевой скорости.
Для такого большого количества наблюдений нужен специализированный телескоп с общими затратами порядка ~10-15 миллионов долларов и 2 года наблюдений.
Для точности HARPS в 1 метр в секунду при уровне риска в µ=14 для открытия понадобится порядка 500 замеров лучевой скорости.
Другая стратегия заключается в использовании крупнейших телескопов вроде VLT или Keck в течение нескольких недель, для осмотра нескольких кандидатов. Одна наблюдательная ночь на Keck равноценна 100 тыс. долларов, что переводится в те же несколько миллионов долларов затрат для открытия обитаемой планеты.

Однако Грег говорит об еще одной уникальной возможнсти - поиска обитаемой планеты у Проксимы Центавра. Яркость у нее достаточна (V=11) для наблюдений, как и у Gl 581 (V=10.6). Также карлик является зрелым, хромосферно тихим и металл-богатым.
С температурой звезды в 2670K и радиусом 15% от радиуса Солнца зона обитания находится в 0.03 AU. Его масса около 12% массы Солнца. Для планеты массой с Землю в зоне обитания полуамплитуда равна K=1.5 метра в секунду. Для точности HARPS в 1.2 метра в секунду на уровне µ=15 для обнаружения требуется лишь 144 RV наблюдения. Проксима Центавра видна из ESO 10 месяцев в году, и поэтому теоретически европейцы уже могли обнаружить планету. Грег с Деброй Фишер в настоящее время тоже работают на планированием строительства специализированной обсерватории в Южной Америке.

[Olweg]

По этой формуле для обнаружения аналога Земли у желтого карлика при sigma = 1.5 нужно 50-100 тыс. наблюдений. Для оранжевого карлика - 20-60 тыс.

[Алексей Шевченко]

Также карлик является  хромосферно тихим

Разве Проксима Центавра хромосферно тихая звезда?! Первый раз такое слышу!

[Тромбон]

С температурой звезды 2670К и радиусом 15% от Солнца зона обитания нахдится в 0.03 а.е.

Да-а, период обращения у такой планеты будет около 4 дней!
А если уж пощло нка такие близкие карлики, то давайте измерим Бегущую Барнарду, Лаланд 21185, Вольф 359 и т.д.

[Borislаv]

Также карлик является  хромосферно тихим

Разве Проксима Центавра хромосферно тихая звезда?! Первый раз такое слышу!

Достаточно спокойная для поисков планет. По крайней мере в планетных поисках участвует еще с 1992 года.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0208462
На 2002 год на VLT было полученно 22 спектра с точностью измерения лучевой скорости в 2.5 метра в секунду. В результате для зоны обитания были исключенны планеты массой до 4-6 масс Земли на sin угла наклонения.

[Borislаv]

С температурой звезды 2670К и радиусом 15% от Солнца зона обитания нахдится в 0.03 а.е.

Да-а, период обращения у такой планеты будет около 4 дней!
А если уж пощло нка такие близкие карлики, то давайте измерим Бегущую Барнарду, Лаланд 21185, Вольф 359 и т.д.

Летящую Барнада тоже проверяли на VLT
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0303528
У нее для зоны обитания верхняя оценка в 7.5 масс Земли.

Кстати, в одном ответов в блоге Грега прозвучала информация, что на VLT полученно 450 спектров Проксимы!

[vika vorobyeva]

Масса Солнца 2 10³⁰ кг, масса Юпитера 1.9 10²⁷ кг, масса Сатурна 0.57 10²⁷ кг. Отсюда отношение массы Солнца к сумме масс крупнейших планет Солнечной системы составляет 810.
С другой стороны, массы галилеевых спутников Юпитера (в которых и сосредоточена подавляющая часть массы спутников Юпитера) составляют: Ио 8.94 10²² кг, Европа 4.8 10²² кг, Ганимед 14.8 10²² кг, Каллисто 10.8 10²² кг, всего 3.934 10²³ кг. Отношение массы Юпитера к массе галилеевых спутников составляет около 4800.
Ну и наконец, масса Титана (в котором, аналогично галилеевым спутникам, сосредоточена основная масса спутников Сатурна) равна 1.35 10²³ кг, а отношение массы Сатурна к массе Титана составляет около 4200.

К чему я это все. К тому, что в среднем отношение массы центрального тела к массе спутников составляет 10³ - 5 10³. Отсюда можно грубо оценить полную массу спутников Проксимы Центавра в 5 10²⁵ - 2.5 10²⁶ кг, т.е. 8-40 масс Земли. На один-два нептуна хватит, на юпитер уже нет

[Alex_V]

Масса Солнца 2 10³⁰ кг, масса Юпитера 1.9 10²⁷ кг, масса Сатурна 0.57 10²⁷ кг. Отсюда отношение массы Солнца к сумме масс крупнейших планет Солнечной системы составляет 810.
С другой стороны, массы галилеевых спутников Юпитера (в которых и сосредоточена подавляющая часть массы спутников Юпитера) составляют: Ио 8.94 10²² кг, Европа 4.8 10²² кг, Ганимед 14.8 10²² кг, Каллисто 10.8 10²² кг, всего 3.934 10²³ кг. Отношение массы Юпитера к массе галилеевых спутников составляет около 4800.
Ну и наконец, масса Титана (в котором, аналогично галилеевым спутникам, сосредоточена основная масса спутников Сатурна) равна 1.35 10²³ кг, а отношение массы Сатурна к массе Титана составляет около 4200.

К чему я это все. К тому, что в среднем отношение массы центрального тела к массе спутников составляет 10³ - 5 10³. Отсюда можно грубо оценить полную массу спутников Проксимы Центавра в 5 10²⁵ - 2.5 10²⁶ кг, т.е. 8-40 масс Земли. На один-два нептуна хватит, на юпитер уже нет

Лет пятьдесят назад жила такая фраза - "если звезда не двойная, значит , что мы что-то не заметили."
У меня такое чувство - куда не нацелим - всюду видим. Значит планеты - общее место?
Жаль, что Шкловский умер. То, что мы видим - это классно!
....

[vika vorobyeva]

Открыта планета-гигант или коричневый карлик у красного гиганта NGC 2423 №3.
Минимальная масса планеты 10.6 масс Юпитера, орбитальный период 714 дней, эксцентриситет около 0.2, большая полуось 2.1 а.е.
Красный гигант имеет массу 2.4 массы Солнца, возраст звезды оценивается в 750 млн. лет.

Авторы отмечают, что подтверждается корреляция между массами планет и родительских звезд (у более массивных звезд в целом и планеты более массивные)

http://fr.arxiv.org/abs/0706.2174

[Borislаv]

Более детально пересчитал планетную частоту в зависимости от хромосферной активности на наиболее плотной части распределения.

-4.80<<-4.84     2/35  =6%
-4.85<<-4.89   3/72  =4%
-4.90<<-4.94 11/121=9%
-4.95<<-4.99 16/159=10%
-5.00<<-5.04 23/141=16%
-5.05<<-5.09 29/106=27%
-5.10<<-5.14   4/65=6%
-5.15<<-5.19   3/27=11%

Видно, что пик в распределение планетной частоты на промежутке -5.05<<-5.09 превышает одну пятую часть от всей выборки.
Если добавить этот интервал к тому же распределению по металличности (также убрав тесные двойные), то получится:


             всего 52/224=23% 113/931=12% 29/97=30%
-0.60<<-0.30   1/13 = 7%        3/100=3%     1/4=25%
-0.29<<-0.15   2/14=14%        8/105=8%     2/5=40%
 0.14<< 0.00     4/38=11%     18/195=9%     2/10=20%
 0.01<<0.15    10/64=16%     26/277=9%     4/24=16%
 0.16<<0.30    20/61=33%     33/177=19% 12/35=34%
 0.31<<0.60    15/35=43%      25/ 77=32%   9/19=47%

При сравнение частоты между промежутками -5.00<<-5.09 и -5.05<<-5.09 (1 и 3 столец) заметная разница лишь в значительном повышении частоты для металл-бедных звезд. Но небольшая статистика не позволяет понять, случайность ли это или закономерность

[Алексей Шевченко]

. В результате для зоны обитания были исключенны планеты массой до 4-6 масс Земли на sin угла наклонения.

Ох уж этот sin угла наклонения...Ну а если этот sin угла достаточно велик, и мы не можем обнаружить лёгкие землеподобные планеты у Проксимы и летящей звезды Барнарда? Тогда плохо дело с поисками планет у этих звёзд!

[Алексей Шевченко]

К чему я это все. К тому, что в среднем отношение массы центрального тела к массе спутников составляет 10³ - 5 10³.

Чётко подмечено!