< Северное лето Титана

KELT-9 b: планета, которая горячее большинства звезд

Температура новой планеты достигает 4600К, она вращается вокруг A-звезды по полярной орбите на расстоянии ~3 звездных радиусов.

---

Владислава Ананьева

Подавляющее большинство внесолнечных планет открыто у сравнительно прохладных звезд спектральных классов G, K и M. Чем горячее звезда главной последовательности, тем труднее измерять ее лучевые скорости – высокая температура фотосферы ведет к размыванию и исчезновению в спектре звезды тонких четких линий, по сдвигу которых измеряется скорость звезды. Кроме того, звезды раннего F- и A-класса быстро вращаются. Все это приводит к тому, что у звезд спектрального класса A известно всего несколько планет, и все они открыты или транзитным методом, или (в случае молодых горячих планет, удаленных от звезды на десятки а.е.) путем прямого получения их изображений. Ситуация несколько улучшается после схода A-звезд с главной последовательности и превращению их в оранжевые гиганты – после распухания звезды скорость ее вращения падает, температура фотосферы уменьшается, и в спектре появляются многочисленные узкие линии. Таким образом, подавляющее большинство планет у звезд промежуточной массы (1.5-3 солнечных масс) открыто у оранжевых гигантов и субгигантов.

5 июня 2017 во многих средствах массовой информации, ведущих колонку научных новостей, было объявлено об открытии экстремально горячей планеты KELT-9 b. Статья, рассказывающая об открытии, в тот же день была опубликована в журнале Nature. Планета была открыта у звезды спектрального класса A0 с температурой фотосферы 10170 ± 450К. Мощный поток ультрафиолетового излучения горячей звезды нагрел дневное полушарие планеты до температуры 4600 ± 150К, что соответствует звездам спектрального класса K4 V. Большинство звезд в нашей галактике холоднее, чем эта планета!

Однако по порядку.

Наземный транзитный обзор KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope) посвящен поиску транзитных планет-гигантов у сравнительно ярких звезд 8-11 видимой звездной величины. Силами этого обзора у сравнительно яркой звезды HD 195689 был обнаружен транзитный сигнал глубиной около 0.6% и периодом 1.48 земных суток. Исследователи уже знали о другой транзитной планете у A-звезды – экстремально горячем юпитере WASP-33 b. На этот раз планета обещала быть еще более экстремальной.

HD 195689, получившая также наименование KELT-9 – звезда главной последовательности спектрального класса A0. Ее масса оценивается в 2.52 ± 0.25 солнечных масс, радиус – в 2.36 ± 0.08 солнечных радиусов, светимость в 53 ± 13 раз превышает солнечную. Звезда еще сравнительно молода – ее возраст составляет около 300 млн. лет.

Транзитная планета, вращающаяся вокруг звезды на расстоянии всего 0.0346 ± 0.0011 а.е. и делающая один оборот за 1.48112 земных суток, подвергалась чудовищному нагреву. По расчетам авторов открытия, ее эффективная температура достигала 4050 ± 180К. Высокая температура планеты привела к ее раздуванию – радиус KELT-9 b достигал 1.89 ± 0.06 радиусов Юпитера! Поток жесткого ультрафиолета, падающий на поверхность этой планеты, в 700 раз превышал поток ультрафиолета на WASP-33 b, предыдущего рекордсмена по экстремальному нагреву.

Если планета сильно нагрета и является ярким источником теплового излучения, система должна демонстрировать заметный вторичный минимум (ослабление блеска при заходе планеты за звезду). И действительно – в спектральной полосе z был обнаружен вторичный минимум глубиной ~0.1%. Это означает, что температура дневного полушария KELT-9 b достигает 4600 ± 150К – еще выше эффективной температуры! 

Однако как измерить массу KELT-9 b? Метод измерения лучевых скоростей для звезд A0-класса не работает. Исследователи применили так называемый метод доплеровской томографии или «доплеровской тени». Масса горячего юпитера оказалась равной 2.88 ± 0.84 масс Юпитера, а средняя плотность – 0.53 ± 0.15 г/куб.см.

Интересно, что орбита планеты наклонена к экватору звезды на 84.8 ± 1.4° – другими словами, KELT-9 b находится на полярной орбите!

Колоссальная мощность звездного излучения приводит к быстрому испарению планеты. По расчетам авторов статьи, она теряет 10¹⁰-10¹³ грамм вещества в секунду (10⁴-10⁷ тонн в секунду или 5·10^-5-5·10^-2 масс Земли за миллион лет). Если ближе к истине окажется верхняя оценка, KELT-9 b за 600 млн. лет (время пребывания родительской звезды на главной последовательности) потеряет большую часть своей массы.

---