< Короны Венеры рассказали о геологической истории планеты

Мини-нептун и газовый гигант у яркой F7-звезды TOI-1670

Представлены две транзитные планеты с радиусом 2.06 радиусов Земли и 0.987 радиусов Юпитера у яркой звезды TOI-1670. Гигант находится на близкой к круговой орбите, орбита внутреннего мини-нептуна резко эксцентрична. Тем не менее, общее строение системы скорее говорит о ее образовании путем спокойной миграции в протопланетном диске.

---

Владислава Ананьева

Происхождение горячих и «теплых» газовых гигантов до сих пор остается предметом дискуссии. Считается, что планеты-гиганты формируются за снеговой линией, а затем некоторые из них так или иначе мигрируют внутрь системы. Предложены два основных сценария такой миграции – плавная и спокойная миграция благодаря взаимодействию с протопланетным диском, и высокоэксцентричная миграция, когда новорожденный гигант испытывает эпизод планет-планетного рассеяния или взаимодействует с третьим телом (например, компаньоном своей звезды) по механизму Козаи-Лидова, переходя на высокоэксцентричную орбиту с низким перицентром, которая в дальнейшем скругляется приливными силами. Соответственно, «теплый» гигант с орбитальным периодом 10-200 суток может находится или на быстро эволюционирующей орбите, т.е. на пути превращения в горячий юпитер, или на динамически устойчивой орбите, мало меняющейся на протяжении сотен миллионов лет.

Системы с горячими юпитерами, как правило, не имеют других планет («горячие юпитеры одиноки»), хотя и из этого правила есть исключения. Но «теплые» юпитеры часто входят в состав многопланетных систем. Одна из таких систем была представлена 10 марта 2022 года – в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная двухпланетной системе TOI-1670, где одна из планет является мини-нептуном, а вторая – очень теплым гигантом.

Звезда TOI-1670 удалена от нас на 165.7 ± 0.4 пк. Ее спектральный класс – F7, масса оценивается в 1.21 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 1.316 ± 0.019 солнечных радиусов, светимость примерно в 2.25 раз выше солнечной. Возраст TOI-1670 составляет 2.53 ± 0.43 млрд. лет.

TESS наблюдала звезду TOI-1670 на 11 секторах, всего в течение 323 дней. Кривая блеска звезды продемонстрировала два транзитных сигнала с периодами 10.98 и 40.75 суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 2.06 ± 0.19 радиусов Земли и 0.987 ± 0.025 радиусов Юпитера, соответственно. Проведя стандартную процедуру валидации кандидатов (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы), авторы попытались измерить массы планет методом лучевых скоростей. Они получили 49 замеров лучевой скорости TOI-1670 на спектрографе Tull, установленном на 2.7-метровом телескопе им. Харлана Смита, 7 замеров на FIES и 8 – на HARPS-N. В итоге им удалось измерить массу внешней планеты, а на массу внутренней наложить верхний предел.

Масса гиганта TOI-1670 c составляет 0.63 ± 0.09 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 0.81 ± 0.13 г/куб.см, типичной для планет этого типа. Он вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет 0.09 ± 0.05) на среднем расстоянии 0.249 ± 0.005 а.е., его эффективная температура оценивается в 684 ± 9 К. 

Верхний предел на массу внутренней планеты TOI-1670 b составляет 0.13 масс Юпитера. Формальное значение массы равно 13.8 ^+9.5/_-8.7 масс Земли. Мини-нептун вращается вокруг своей звезды по неожиданно эксцентричной орбите – ее эксцентриситет равен 0.59 ^+0.17/_-0.26, его эффективная температура достигает 1062 ± 14 К.

Небольшой эксцентриситет внешней планеты и компланарность орбит обеих планет говорит о том, что гигант TOI-1670 c приблизился к своей звезде не за счет высокоэксцентричной миграции, а благодаря спокойному взаимодействию с протопланетным диском, пока тот еще не рассеялся. В остальных 11 системах, где «теплый» гигант соседствует с внутренней планетой, орбиты гигантов также близки к круговым.

---