< New Horizons нашел яркую область на ночной стороне Плутона

Два мини-нептуна близнеца у солнцеподобной звезды HD 63935 (TOI-509)

Представлены две планеты с массами 10.8 и 11.1 масс Земли и радиусами 3.0 и 2.9 радиусов Земли, вращающиеся вокруг G5-звезды с периодами 9.06 и 21.4 суток.

---

Владислава Ананьева

Данные «Кеплера» показали, что большинство экзопланет имеют радиусы, промежуточные между радиусами Земли и Нептуна. Распределение планет по радиусам в этом диапазоне имеет характерный двугорбый вид – между железокаменными суперземлями с радиусами 1-1.6 радиусов Земли и мини-нептунами с радиусами 2-3 радиуса Земли лежит глубокий минимум, получивший название зазора Фултона или долины радиусов. Мини-нептуны отличаются от суперземель наличием протяженной водородно-гелиевой атмосферы, чья масса достигает нескольких процентов от полной массы планеты.

Еще одно любопытное наблюдение получило название “peas in a pod” (горошины в стручке). Как оказалось, в многопланетных системах соседние планеты, как правило, имеют близкие радиусы и нередко близкие массы. Прекрасным примером такой системы стала система HD 63935 (TOI-509), где у солнцеподобной звезды были открыты два мини-нептуна с почти равными радиусами и массами.

Звезда HD 63935 попала на 7 и 34 сектора TESS. На кривой блеска, полученной на 7 секторе, были обнаружены два транзитных события одинаковой глубины и продолжительности, разделенные интервалом ~18.1 суток. После этого звезда получила альтернативное наименование TOI-509, а транзитный кандидат стал называться TOI-509.01. Звезда прошла стандартную процедуру валидации, включающую наземные наблюдения транзитов и съемку окрестностей звезды с высоким угловым разрешением. 

Чтобы измерить массу кандидата, исследователи получили 11 замеров лучевой скорости HD 63935 на спектрографе HARPS-N, 51 замер на спектрографе HIRES и 100 замеров на спектрографе Levy. 18.1-суточного колебания на периодограмме не оказалось, зато выделялся отчетливый пик с периодом 9.06 суток, явно вызванный транзитной планетой. Как показал дальнейший анализ, промежуточный транзит этой планеты по несчастливому стечению обстоятельств попал в короткий интервал менее 2 суток, когда TESS на 7 секторе не принимала фотометрические данные. 

Помимо 9.06-суточного колебания лучевая скорость звезды продемонстрировала еще одно колебание с периодом 21.4 суток, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что это колебание вызвано гравитационным влиянием второй планеты. И на 34 секторе в ожидаемое время были зафиксированы два ее транзита! На 7 секторе транзит второй планеты также попал в зазор между фотометрическими наблюдениями и был пропущен.

HD 63935 (TOI-509) – звезда главной последовательности спектрального класса G5 V, удаленная от нас на 48.8 ± 0.8 пк. Ее масса оценивается в 0.93 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 0.96 ± 0.04 солнечных радиусов, светимость – в 0.798 ± 0.002 солнечных светимостей. Низкий уровень активности и медленное вращение говорят о зрелом возрасте в 6.8 ± 1.9 млрд. лет. Содержание тяжелых элементов в составе этой звезды близко к солнечному.

Обе планеты вращаются вокруг своей звезды по круговым орбитам. Масса планеты b оценивается в 10.8 ± 1.8 масс Земли, радиус – в 2.99 ± 0.14 радиусов Земли, что приводит к средней плотности 2.2 ± 0.5 г/куб.см, типичной для мини-нептунов. Масса планеты c составляет 11.1 ± 2.4 масс Земли, радиус – 2.90 ± 0.13 радиусов Земли, ее средняя плотность – 2.5 ± 0.6 г/куб.см. Планеты так похожи, что авторы исследования называли их планетами-близнецами. Эффективные температуры HD 63935 b и HD 63935 c оцениваются в 911 ± 27 К и 684 ± 21 К.

Сравнение параметров планет b и c с моделями мини-нептунов показывает, что доля водородной атмосферы составляет 3.6 ± 0.8% полной массы планеты для HD 63935 b и 3.4 ± 0.9% для HD 63935 c. 

---