26 декабря 2011
Планета-гигант рядом с тесной двойной NY Девы

Переменная NY Девы представляет из себя тесную пару звезд, одна из которых является горячим субкарликом спектрального класса sdB с температурой фотосферы 33 тыс. градусов, а вторая - красным карликом спектрального класса М с температурой фотосферы около 3 тыс. градусов. Масса горячего компонента составляет 0.46 масс Солнца, в его недрах горит гелий и вызревает углеродно-кислородный белый карлик, масса холодного оценивается в 0.14 солнечных масс. Звезды вращаются вокруг общего центра масс с орбитальным периодом около 2.5 часов, попеременно частично затмевая друг друга.
19 декабря в Архиве электронных препринтов появилась статья группы китайских и аргентинских астрономов, посвященная открытию у двойной NY Девы планеты-гиганта с минимальной массой 2.3 + 0.3 масс Юпитера. Открытие было сделано методом тайминга транзитов - т.е. измерения регулярных колебаний времени наступления минимумов блеска системы, вызванных гравитационным влиянием планеты на родительскую пару звезд. Планета-гигант вращается вокруг тесной пары на среднем расстоянии 3.3 + 0.8 а.е. и делает один оборот за 7.9 лет.
Кроме того, дополнительный дрейф времени наступления минимумов блеска говорит о наличии в этой системе дополнительного небесного тела на еще более широкой орбите.
По современным представлениям, подобные очень тесные пары образуются в результате потери углового момента двойной звездной системой во время прохождения главным компонентом стадии красного гиганта - фактически, в этот момент маломассивная звезда вращается в протяженной разреженной атмосфере красного гиганта, образуя с ним систему с общей газовой оболочкой. После гелиевой вспышки в ядре красного гиганта протяженная водородная оболочка рассеивается, а звезды оказываются на очень тесных орбитах. Авторы статьи рассчитали, что предшественником горячего субкарлика явилась солнцеподобная звезда с массой порядка солнечной, при этом планета-гигант вращалась на расстоянии примерно 1.74 а.е. от родительской пары звезд.
Обнаружение планет у двойных звезд подтверждает широчайшую распространенность планетных систем во Вселенной.

Информация получена: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1112/1112.4269v1.pdf

 

 

22 декабря 2011
Планетная система Kepler-20: три субнептуна и две планеты земного типа

Одним из неожиданных открытий космического телескопа им.Кеплера стало обнаружение очень компактных компланарных планетных систем, в которых сразу несколько планетных орбит оказывались плотно упакованными внутри орбиты Меркурия. Самым ярким представителем подобных систем явилась 6-планетная система Kepler-11 (еще можно вспомнить системы Kepler-9 и Kepler-18, а также HD 10180). По сравнению с такими планетными системами внутренняя часть Солнечной системы выглядит очень пустынно.
19 декабря в Архиве электронных препринтов появилась статья большого коллектива авторов, посвященная планетной системе Kepler-20 (KOI-70, KIC 6850504). Около солнцеподобной звезды спектрального класса G вращаются пять транзитных планет, из которых три имеют размеры, промежуточные между размерами Земли и Нептуна, а две - сравнимые с размером Земли. Вся система упакована внутри 0.35 а.е. Планетную природу крупных планет удалось подтвердить методом измерения лучевых скоростей родительской звезды, две небольшие планеты пока остаются в ранге планетных кандидатов.
Итак, звезда Kepler-20 удалена от нас на 290 + 30 пк. Ее масса составляет 0.91 + 0.03 солнечных масс, радиус - 0.94 ^+0.06/_-0.09 солнечных радиусов, светимость близка к 0.71 светимостей Солнца. Возраст звезды оценивается в 8.8 ^+4.7/_-2.7 млрд. лет.
Внутренней планетой системы Kepler-20 является горячая суперземля Kepler-20 b. Ее масса составляет 8.7 + 2.2 масс Земли, радиус оценивается в 1.91 ^+0.12/_-0.21 земных радиусов, что приводит к средней плотности планеты 6.5 ^+2.0/_-2.7 г/куб.см. Судя по высокой средней плотности, планета имеет в основном железокаменный состав. Kepler-20 b вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.0454 + 0.0006 а.е. (~8.3 звездных радиусов), и делает один оборот за 3.696 земных суток. Авторы открытия оценили эффективную температуру планеты в 1014К. Почти наверняка она захвачена в орбитально-вращательный резонанс 1:1 и повернута к своей звезде только одной стороной. Эксцентриситет орбиты суперземли пока неизвестен - но, во всяком случае, он меньше 0.32.
Второй подтвержденной планетой этой системы стала Kepler-20 c. Этот очень теплый нептун имеет массу 16.1 ^+3.3/_-3.7 масс Земли и радиус 3.07 ^+0.2/_-0.3 земных, что приводит к средней плотности 2.91 ^+0.85/_-1.08 г/куб.см. Про состав этой планеты пока нельзя сказать ничего определенного: возможно, она включает в себя значительную долю льдов, а возможно, окружена протяженной водородно-гелиевой атмосферой. Kepler-20 c вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.093 + 0.001 а.е. (~17 звездных радиусов), и делает один оборот за 10.854 земных суток, его эффективная температура оценивается в 713К.
Наконец, внешняя из подтвержденных планет, получившая название Kepler-20 d, вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.345 + 0.004 а.е. и делает один оборот за 77.612 суток. Ее массу измерить не удалось, был получен только верхний предел в 20 масс Земли. При радиусе 2.75 ^+0.17/_-0.3 радиусов Земли средняя плотность планеты оказывается меньше 4.07 г/куб.см (таким образом, и эта планета оказывается скорее мини-нептуном, нежели планетой земного типа). Температурный режим Kepler-20 d близок к температурному режиму Меркурия.
Помимо транзитов уже описанных выше планет кривая блеска звезды Kepler-20 демонстрирует еще два слабых транзитных сигнала глубиной 82 и 101 ppm с периодами 6.098 и 19.577 земных суток. При радиусе звезды, близком к 0.944 радиусов Солнца, это соответствует радиусам планетных кандидатов 0.87 и 1.03 радиусов Земли! Если бы эти планеты действительно вращались вокруг звезды Kepler-20, орбита самой маленькой планеты прошла бы между орбитами планет b и c, а орбита планеты побольше - между орбитами планет c и d. Однако авторы статьи не исключают, что какой-либо из этих транзитных сигналов имеет другую физическую природу (например, вызывается транзитной планетой-гигантом у звезды фона), и пока осторожно называют планеты e и f "планетными кандидатами".
Безусловно, наблюдения за этой интереснейшей планетной системой будут продолжены.

Информация получена: http://arxiv.org/pdf/1112.4514v2.pdf

 

 

15 декабря 2011
HD 156279 b: массивный гигант на эксцентричной орбите

Где проходит граница между планетами и коричневыми карликами? Есть ли четкие критерии, способные отделить "неудавшиеся звезды" от полноценных планет-гигантов?
В настоящее время этой границей считается масса в 13 масс Юпитера. При большей массе в недрах небесного тела начинается термоядерная реакция горения дейтерия, тяжелого изотопа водорода. Однако недавнее численное моделирование коричневых карликов показало, что масса, при которой "загорается" дейтерий, зависит от начального содержания дейтерия, а также от химического состава небесного тела (содержания в нем гелия и более тяжелых элементов), и может меняться от 11 до 16 масс Юпитера.
Может быть, границу нужно провести по способу образования? Коричневые карлики, как и звезды, образуются в результате гравитационного коллапса плотных ядер газопылевых облаков, а планеты образуются в протопланетных дисках молодых звезд. Однако массивные планеты-гиганты также могут образовываться в результате гравитационной неустойчивости протопланетных дисков, а минимальная масса объектов, способных самостоятельно образоваться в газопылевом облаке результате гравитационного коллапса, составляет всего ~6 масс Юпитера.
Изучая коричневые карлики в поисках ответов на эти вопросы, Женевская группа обнаружила среди них объект, чья масса попадает в диапазон планетных масс. Открытие было сделано методом измерения лучевых скоростей родительских звезд с помощью спектрографа SOPHIE на 1.93-метровом телескопе обсерватории Haute-Provence.
Звезда HD 156279 удалена от нас на 36.3 + 1 пк. Это оранжевый карлик спектрального класса K0, его масса оценивается в 0.93 + 0.04 масс Солнца, светимость составляет примерно 78% солнечных.
Минимальная масса объекта HD 156279 b составляет 9.7 + 0.7 масс Юпитера. Если наклонение его орбиты окажется меньше 48 градусов, истинная масса объекта превысит 13 масс Юпитера, и он окажется не планетой, а коричневым карликом. HD 156279 b вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.495 + 0.017 а.е. и эксцентриситетом 0.708 + 0.018, и делает один оборот за 131.05 + 0.54 земных суток. Расстояние между планетой и звездой меняется от 0.144 а.е. в перицентре до 0.846 а.е. в апоцентре, т.е. в 7.5 раз!
Авторы открытия отмечают, что многие коричневые карлики имеют орбиты с высокими эксцентриситетами. Они считают, что это может быть следствием механизма образования этих объектов: в то время как планеты образуются в протопланетных дисках и изначально обладают почти круговыми орбитами, коричневые карлики возникают в результате гравитационной неустойчивости и сразу оказываются на высокоэксцентричных орбитах. Так это или нет, помогут выяснить дальнейшие наблюдения.

Информация получена: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1111/1111.1168v1.pdf

 

 

14 декабря 2011
Три новых планеты гиганта у G-звезд

Как известно, вероятность обнаружить планету-гигант рядом со звездой FGK-класса зависит от ее металличности - чем больше в составе звезды тяжелых элементов, тем выше вероятность обнаружить рядом с ней планету-гигант. Поэтому в качестве целей обзоров, посвященных поиску внесолнечных планет-гигантов, выбирают звезды с высокой металличностью. Одним из таких обзоров является программа N2K, предназначенная для поиска планет-гигантов у двух тысяч звезд на обсерватории им. Кека. В рамках этой программы уже было открыто около 200 планет.
15 сентября в Архиве электронных препринтов появилась статья Калифорнийской группы, посвященная открытию трех новых планет у двух высокометалличных звезд G-класса HD 164509 и HD 163607.

Звезда HD 164509 (HIP 88268) удалена от Солнца на 52 + 3 пк. Ее спектральный класс G5 V, масса оценивается в 1.13 + 0.02 солнечных масс, радиус - в 1.06 + 0.03 солнечных радиусов, светимость на 15 + 13% превышает солнечную. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов - их примерно на 60% больше, чем в составе нашего дневного светила.
Минимальная масса (параметр m sin i) планеты HD 164509 b составляет 0.48 + 0.09 масс Юпитера. Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.875 + 0.008 а.е. и эксцентриситетом 0.26 + 0.14, и делает один оборот за 282.4 + 3.8 земных суток. Температурный режим HD 164509 b является промежуточным между температурным режимом Земли и температурным режимом Венеры.
Помимо периодического сигнала от планеты HD 164509 b лучевая скорость звезды демонстрирует дополнительный дрейф в -5.1 + 0.7 м/сек в год, что говорит о наличии в этой системе еще одного небесного тела на более широкой орбите. Природу этого тела помогут прояснить дальнейшие наблюдения.

Звезда HD 163607 (HIP 87601) удалена от нас на 69 + 3 пк. Ее Спектральный класс - G5 IV, масса оценивается в 1.09 + 0.02 масс Солнца, радиус достигает 1.63 + 0.07 радиусов Солнца, светимость близка к 2.3 солнечным. По-видимому, звезда уже сошла с главной последовательности и начала эволюционировать в сторону превращения в красный гигант, ее возраст оценивается в 8.6 + 0.6 млрд. лет.
Рядом со звездой HD 163607 обнаружены две планеты, причем эксцентриситет орбиты внутренней достигает 0.73! Это самый большой эксцентриситет, обнаруженный у планеты в многопланетной системе. Минимальная масса HD 163607 b оценивается в 0.77 + 0.04 масс Юпитера, большая полуось орбиты равна 0.36 + 0.01 а.е., орбитальный период составляет 75.29 + 0.02 земных суток. Из-за высокого эксцентриситета расстояние между звездой и планетой меняется от 0.097 а.е. в перицентре до 0.623 а.е. в апоцентре, т.е. в 6.5 раз! Из-за того, что точка перицентра орбиты этой планеты находится близко к лучу зрения (аргумент перицентра 78.7 + 2 градуса), геометрическая вероятность транзитов достигает 8%. Температурный режим HD 163607 b меняется от температурного режима типичного горячего юпитера до температурного режима Меркурия.
Минимальная масса внешней планеты HD 163607 c оценивается в 2.29 + 0.16 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по слабоэллиптичной орбите с большой полуосью 2.42 + 0.01 а.е. и эксцентриситетом 0.12 + 0.06, и делает один оборот за 1314 + 8 земных суток. Температурный режим внешней планеты близок к температурному режиму Марса.

Информация получена: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1109/1109.2955v1.pdf

 

 

12 декабря 2011
Kepler-22 b: первая суперземля в обитаемой зоне солнцеподобной звезды

Рабочая группа Кеплера продолжает радовать нас уникальными открытиями, полученными с помощью одноименного космического телескопа. На этот раз вниманию общественности была представлена транзитная планета Kepler-22 b, вращающаяся вокруг солнцеподобной звезды спектрального класса G5. Орбита новой планеты лежит внутри обитаемой зоны - области вокруг звезды, где на планете, подобной Земле, вода может находиться в жидком виде.
Звезда Kepler-22 (KOI-87, KIC 10593626) удалена от нас примерно на 190 пк. Ее масса оценивается в 0.97 + 0.06 солнечных масс, радиус - в 0.98 + 0.02 солнечных радиусов, светимость составляет 79 + 4% светимости Солнца. Звезда отличается пониженным содержанием тяжелых элементов - их в 2 раза меньше, чем в составе нашего дневного светила.
Для анализа бралась кривая блеска звезды с 13 мая 2009 года по 14 марта 2011 года. За это время было обнаружено три транзита глубиной 492 + 10 ppm с периодом около 290 суток.
Для подтверждения планетной природы этого кандидата исследователи тщательно проверили и исключили те физические процессы, которые могут имитировать транзитный сигнал от планеты, приводя к ложным открытиям. Так, 3 июля 2010 года были получены снимки самых ближайших окрестностей звезды Kepler-22 на 5-метровом телескопе Паломарской обсерватории с целью исключить затменно-двойные звезды фона. С этой же целью были получены спектры звезды с высочайшим качеством для поиска следов другого звездного спектра. Отсутствие такого спектра, а также отсутствие вторичного минимума на кривой блеска Kepler-22 утвердил ученых в мысли, что они имеют дело именно с планетой (во всяком случае, вероятность ложного открытия оценивается авторами открытия в 1:578).
Для окончательного подтверждения планетной природы Kerler-22 b исследователи измерили колебания лучевой скорости звезды на 10-метровом телескопе им. Кека с помощью спектрографа HIRES. Хотя инструментальная погрешность измерения составила 1.4 м/сек, акустический шум звезды добавил еще 3 м/сек, а окончательно измеренная полуамплитуда лучевой скорости Kerler-22 оказалась равной 4.9 ^+6.7/_-7.4 м/сек, т.е. был получен только верхний предел массы планеты. Этот верхний предел составил 36 земных масс, что для радиуса планеты, равного 2.38 радиусам Земли дает верхний предел на среднюю плотность 14.7 г/куб.см. Иначе говоря, планетная природа кандидата Kerler-22 b не вызывает сомнений, но что эта планета из себя представляет - каменистую суперземлю, океаниду или мини-нептун - пока не ясно.
Планета вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.84 + 0.01 а.е. и делает один оборот за 289.862 + 0.002 земных суток. Эффективная температура этой планеты оценивается авторами открытия в 262К (в предположении альбедо, равного альбедо Земли). Впрочем, погрешности в определении температуры могут достигать 22%.

Планета Kerler-2