29 декабря 2014
Открыта вторая планета в системе KOI-1299

20 октября я уже писала об открытии массивной транзитной планеты-гиганта на эксцентричной орбите вокруг красного гиганта KOI-1299. Тогда масса планеты была измерена независимо сразу двумя научными коллективами, которые получили несколько различающиеся, но все же достаточно близкие результаты (4.9 + 0.5 и 5.86 + 0.05 масс Юпитера). Помимо четкого RV-сигнала, соответствующего планете b, лучевая скорость звезды демонстрировала дополнительный дрейф, говорящий о наличии в этой системе еще одного или нескольких небесных тел.

17 ноября 2014 года в Архиве электронных препринтов появилась статья третьего коллектива авторов, заинтересовавшегося этой необычной системой. Группа исследователей под руководством Сэмюэля Квинна (Samuel N. Quinn) не только независимо определила массу и орбитальные параметры транзитного гиганта KOI-1299 b, но и оценила свойства второй, внешней не транзитной планеты KOI-1299 c. Кроме того, на снимках 3.5-метрового телескопа WIYN Национальной обсерватории Китт-Пик они обнаружили звездный компаньон главной звезды KOI-1299B, оказавшийся красным карликом массой около 0.5 солнечных. Компаньон удален от красного гиганта на 0.873 угловых секунд (~750 а.е. в проекции на небесную сферу).

Как и предыдущие две группы, коллектив под руководством Квинна измерял массы планет в системе KOI-1299 методом измерения лучевых скоростей родительской звезды. В период с 23 марта 2011 года по 18 июня 2014 года они получили 84 замера лучевой скорости на спектрографе TRES, установленном на 1.5-метровом рефлекторе Tillinghast обсерватории FLWO. Точность единичного замера составила 20-60 м/сек для различных ночей - в несколько раз хуже, чем точность замеров, полученных группой М.Ортиса (M. Ortiz). Однако долгие ряды наблюдений позволили достаточно точно определить параметры внешней планеты KOI-1299 c.

Итак, минимальная масса KOI-1299 c (параметр m sin i) оказалась равной 2.43 + 0.24 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 1.18 + 0.06 а.е. и эксцентриситетом ~0.5, и делает один оборот за 406.2 + 4 земных суток. Расстояние между планетой и звездой меняется от 0.59 а.е. в перицентре до 1.77 а.е. в апоцентре, т.е. в 3 раза. Несмотря на широкую орбиту, из-за высокой светимости родительской звезды (~9.2 солнечных) температурный режим внешней планеты грубо соответствует температурному режиму Меркурия. При этом массу внутренней планеты Квинн с коллегами оценил в 5.4 ^+0.3/_-0.2 масс Юпитера.

Интересно, что обе планеты системы KOI-1299 имеют высокий эксцентриситет, близкий к 0.5, причем аргументы перицентра их орбит отличаются всего на несколько градусов. Это означает, что перицентры (и апоцентры) обеих планет ориентированы в одну сторону.

Анализ динамической устойчивости системы показал, что значительная доля орбит, попадающих в современный диапазон ошибок параметров обеих планет, оказывается неустойчивой на временах порядка 1 млн. лет. Однако существуют и устойчивые орбиты. Это говорит о том, что тщательный анализ динамической устойчивости системы KOI-1299 поможет дополнительно уточнить параметры планет, входящих в ее состав.

Планеты KOI-1299 b и KOI-1299 c на плоскости 'большая полуось орбиты - масса'. Показаны планеты-гиганты с минимальными (или истинными) массами больше 0.5 масс Юпитера.

Информация получена: http://arxiv-web3.library.cornell.edu/pdf/1411.4666.pdf

 

 

25 декабря 2014
HIP 116454 b: первая планета продленной миссии Кеплера

В мае 2013 года вышел из строя второй маховик системы ориентации космического телескопа им. Кеплера, в результате чего он утратил способность с высочайшей точностью поддерживать свою ориентацию в пространстве. Это, в свою очередь, привело к невозможности дальнейших высокоточных фотометрических наблюдений поля Кеплера и к окончанию основной миссии. Однако в остальном телескоп находился в отличном состоянии. Чтобы использовать его и в дальнейшем, инженеры миссии разработали наблюдательную стратегию, в которой роль третьего маховика стало играть давление солнечного света. В рамках расширенной миссии, получившей название К2, 'Кеплер' проводит наблюдения относительно ярких звезд, расположенных вблизи эклиптики. И вот - первое открытие!

Звезда HIP 116454 была в числе 2000 звезд, наблюдаемых телескопом в рамках первого тестового прогона с 4 по 12 февраля 2014 года. Собственно, это были не полноценные научные наблюдения, а, скорее, инженерные операции по тестированию возможностей 'Кеплера' в рамках новой наблюдательной стратегии. Нужно было оценить точность фотометрических наблюдений телескопа, у которого исправными остались только два маховика. Как оказалось, точность 'сырых' измерений упала в несколько раз по сравнению с основной миссией, однако характер погрешностей позволял частично устранить их путем математической обработки. Аналогичный алгоритм уже давно применяется для повышения точности данных космического ИК-телескопа им. Спитцера.

'Сырая' и 'восстановленная' кривая блеска звезды HIP 116454.

Обработав данные, ученые обнаружили на кривой блеска звезды HIP 116454 одиночное транзитное событие продолжительностью 2.25 часов, глубина которого соответствовала отношению радиуса планеты к радиусу звезды, близкому к 0.03. Период транзитной планеты оставался неизвестным, однако, исходя из продолжительности события, его оценили в 5-20 суток. Для дальнейшего уточнения параметров этой системы требовались независимые наблюдения.

Сначала исследователи изучили архивные снимки окрестностей звезды, полученные 28 ноября 1951 года и 31 августа 1992 года на Паломарской обсерватории, а также в 2009 году в рамках Слоановского цифрового обзора неба. В 8 угловых секундах от HIP 116454 был обнаружен звездный компаньон на 6-7 звездных величин слабее нее, имеющий близкое к главной звезде собственное движение, а значит, гравитационно с ней связанный. Расстояние между звездами (в проекции на небесную сферу) оказалось близко к 500 а.е. Дальнейшее изучение компаньона показало, что он является белым карликом с радиусом 1.2 + 0.1 радиусов Земли и температурой фотосферы 7500 + 200К. При этом он никак не мог отвечать за одиночный транзит, обнаруженный 'Кеплером' (точнее, вероятность этого оказалась ниже 10^-4).

2 августа 2014 года исследователи провели собственные наблюдения ближайших окрестностей HIP 116454 на телескопе Кек II с целью исключить возможные затменно-переменные двойные фона, способные имитировать транзитный сигнал. На расстояниях вплоть до 0.04 угловых секунд ничего подозрительного обнаружено не было.

Наконец, в период с июля по октябрь 2014 года ученые получили 44 замера лучевой скорости HIP 116454 на спектрографе Северный HARPS. Лучевая скорость звезды продемонстрировала явные колебания с периодом 9.1 земных суток, причем момент транзитного события попал в окно ожидаемого времени транзита, полученного по RV-эфемеридам. Все это говорило о том, что колебания лучевой скорости звезды вызваны тем же небесным телом, что и одиночный транзит, зафиксированный 'Кеплером'. Чтобы окончательно в этом убедиться, ученые пронаблюдали звезду HIP 116454 с помощью канадского спутника MOST. Хотя фотометрическая точность MOST недостаточна, чтобы хорошо промерить транзитную кривую такой малой глубины, с достоверностью 3 сигма транзит все-таки был обнаружен в предсказанное время.

Итак, HIP 116454 - оранжевый карлик спектрального класса K1 V, удаленный от нас на 55.2 + 5.4 пк. Его масса оценивается в 0.775 + 0.027 солнечных масс, радиус - в 0.716 + 0.024 солнечных радиусов, светимость близка к 31% светимости Солнца.

Масса планеты HIP 116454 b оказалась равной 11.8 + 1.3 масс Земли, что при радиусе 2.53 + 0.18 радиусов Земли приводит к средней плотности 4.2 + 1.1 г/куб.см, промежуточной между средней плотностью ледяных гигантов типа Урана и Нептуна и планет земного типа. Планета вращается вокруг своей звезды по слабоэллиптичной орбите с большой полуосью 0.091 а.е. и эксцентриситетом ~0.2, и делает один оборот за 9.1205 + 0.0005 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается авторами открытия в 690 + 14К (в предположении нулевого альбедо).

Положение планеты HIP 116454 b (показана красным цветом) на плоскости 'масса-радиус' вместе с другими известными транзитными экзопланетами.

Состав планеты HIP 116454 b неизвестен. При данной средней плотности она может состоять как из силикатов и водяного льда с незначительной примесью легких газов (водорода и гелия), так и иметь железокаменное ядро с протяженной водородно-гелиевой атмосферой, чья масса может достигать 1% полной массы планеты. Прояснить этот вопрос помогут будущие спектральные наблюдения HIP 116454 b, например, с помощью телескопа им. Джеймса Вебба, чей запуск ожидается в 2018 году.

Информация получена: https://www.cfa.harvard.edu/~avanderb/hip116454b.pdf

 

 

23 декабря 2014
Новые нептуны и суперземли у красных карликов GJ 3293 и GJ 3341

Маломассивные звезды - красные карлики - составляют 3/4 всех звезд Галактики. При этом, по оценкам различных ученых, планеты у них встречаются очень часто. Так, согласно Бонфилсу (X. Bonfils), на каждую М-звезду раннего или среднего спектрального класса в среднем приходится 0.88 ^+0.55/_-0.19 планет с периодами короче 100 земных суток, а по мнению К.Дрессинг и Д.Шарбонно, на каждую звезду с температурой фотосферы ниже 4000К приходится 0.90 + 0.04 планет с радиусами от 0.5 до 4 земных и периодами короче 50 суток. Кроме того, небольшая масса родительских звезд облегчает поиск у них планет, поскольку для планет равной массы их гравитационное влияние на родительскую звезду тем сильнее, чем меньше масса звезды. Все это делает спокойные и относительно яркие близкие красные карлики очень привлекательной целью для экзопланетных поисков.

Женевская группа, являющаяся одним из старейших научных коллективов, занимающихся поиском экзопланет, уже многие годы ищет планеты на южном небе с помощью высокоточного спектрометра HARPS, установленного на 3.6-метровом телескопе Южно-Европейской обсерватории в Ла Силья, Чили. 27 ноября 2014 года в Архиве электронных препринтов появилась очередная статья, посвященная открытию четырех планет у двух сравнительно близких красных карликов GJ 3293 и GJ 3341. Все планеты были обнаружены методом измерения лучевых скоростей родительских звезд. Точность единичного замера была разной для различных ночей, но обычно составляла 1-3 м/сек.

Звезда GJ 3293 удалена от нас на 18.2 + 2.6 пк. Это красный карлик спектрального класса M2.5 V, чья масса оценивается в 0.42 солнечных масс, радиус - в 0.404 + 0.027 солнечных радиусов, а светимость составляет всего 2.2% от солнечной. Всего было сделано 145 замеров лучевой скорости этой звезды, полный период наблюдений составил 1514 суток (чуть больше 4 лет). Колебания лучевой скорости говорят о наличии в этой системе как минимум трех планет.

Минимальная масса (параметр m sin i) внутренней планеты GJ 3 293 b оценивается в 1.4 + 0.1 масс Нептуна или в 24 массы Земли. Этот прохладный нептун вращается вокруг своей звезды по слабоэллиптической орбите с большой полуосью 0.1434 а.е. и эксцентриситетом 0.09 + 0.04, и делает один оборот за 30.60 + 0.02 земных суток. Температурный режим планеты близок к температурному режиму Земли. Если у нее есть крупные спутники, они могут быть обитаемыми.

Минимальная масса средней планеты GJ 3293 c гораздо меньше - всего 7.9 + 1.4 масс Земли. Этот легкий нептун (или суперземля - зависит от средней плотности) также вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите с большой полуосью 0.194 а.е. и эксцентриситетом 0.16 + 0.13. Его орбитальный период - 48.14 + 0.12 земных суток, температурный режим близок к температурному режиму Марса. Авторы открытия осторожно заявляют, что для полной уверенности в существовании этой планеты необходимы дополнительные наблюдения (амплитуда колебаний лучевой скорости звезды, наводимая GJ 3293 c, составляет всего 2.7 м/сек).

Наконец, внешняя планета GJ 3293 d имеет минимальную массу 1.3 + 0.1 масс Нептуна (22.3 масс Земли). Эксцентриситет ее орбиты значительно выше эксцентриситетов внутренних планет (0.37 + 0.06), орбитальный период составляет 124 + 0.4 земных суток. Расстояние между планетой и звездой меняется более чем вдвое - от 0.23 до 0.5 а.е., температурный режим грубо соответствует температурному режиму Главного пояса астероидов. Впрочем, не исключено, что видимый высокий эксцентриситет орбиты третьей планеты обусловлен гравитационным влиянием на звезду еще не открытых внешних планет, и при дальнейших наблюдениях он уменьшится.

GJ 3341 - еще один красный карлик, удаленный от нас на 23.2 + 0.7 пк. Его масса оценивается в 0.47 солнечных масс, радиус - в 0.439 + 0.027 солнечных радиусов, светимость составляет 2.9% светимости Солнца. Всего было получено 135 замеров лучевой скорости GJ 3341 за период в 1456 земных суток (~4 года).

Колебания лучевой скорости звезды говорят о наличии у нее одной планеты с минимальной массой 6.6 + 0.1 масс Земли и орбитальным периодом 14.207 + 0.007 земных суток. Суперземля вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.089 а.е. и эксцентриситетом 0.31 + 0.11. Температурный режим GJ 3341 b является промежуточным между температурными режимами Меркурия и Венеры.

Информация получена: http://arxiv.org/pdf/1411.7048v1.pdf

 

 

20 декабря 2014
Новости обзора N2K: еще четыре планеты-гиганта

В последние годы благодаря фантастическому успеху космического телескопа им. Кеплера транзитный метод поиска экзопланет затмил метод измерения лучевых скоростей родительских звезд. Однако наблюдательные программы, основанные на RV-методе и начатые еще в прошлом десятилетии, продолжают свою кропотливую работу и приносят новые результаты. Одной из подобных программ является программа N2K.

Изначально обзор N2K (Next 2000 target stars) был нацелен на быстрый поиск горячих юпитеров методом измерения лучевых скоростей родительских звезд. Для мониторинга было выбрано около 2000 звезд (отсюда и название обзора) ярче +10.5 видимой звездной величины, расположенных не далее 110 пк от Солнца. Чтобы увеличить вероятность обнаружения планет-гигантов, в качестве целевых звезд выбирались звезды с высокой металличностью. Мониторинг лучевых скоростей выбранных звезд проводился на телескопах Кек, Магеллан и Субару. Точность единичного замера была различной для разных звезд выборки, но обычно составляла 1-3 м/сек.

С начала своей работы в 2004 году обзор N2K обнаружил более 30 планет, причем далеко не только горячих юпитеров. Ученые, работающие в рамках этого обзора, утверждают, что хороших кандидатов (пока не опубликованных) у них еще больше.

21 ноября 2014 года в Архиве электронных препринтов появилась новая статья участников обзора, посвященная очередным открытиям. Две планетные системы (HD 10442 и HD 75784) были представлены впервые, кроме того, оказались заметно пересмотрены параметры двух уже известных планетных систем HD 11506 и HD 5319 (например, в последней была обнаружена еще одна внешняя планета).

HD 75784 (HIP 43569) - оранжевый субгигант спектрального класса K3 IV. Его масса оценивается в 1.41 + 0.08 солнечных масс, радиус достигает 3.3 + 0.3 солнечных радиусов, светимость в 5.7 + 0.9 раз превышает светимость Солнца. Расстояние до звезды оценивается в 68.7 + 6.2 пк. HD 75784 уже сошла с главной последовательности и полным ходом эволюционирует в красный гигант, ее возраст близок к 4 млрд. лет.
Всего