< Ученые нашли следы существования ледникового периода на Марсе

Транзитный супернептун у молодой звезды EPIC 205117205

Обнаружение транзитного горячего нептуна у звезды возрастом ~10 млн. лет говорит о быстрой миграции этой планеты за счет взаимодействия с протопланетным диском, а не в результате планет-планетного рассеяния или взаимодействия со звездой-компаньоном.

---

Владислава Ананьева

За два десятилетия изучения экзопланет было открыто более двух сотен горячих юпитеров и нептунов – планет, обращающихся очень близко к своим звездам и нагретых до высоких температур. Теории образования планетных систем и наблюдения околопланетных газопылевых дисков говорят о том, что эти планеты не могли образоваться на месте, рядом со звездой. Скорее всего, они сформировались за снеговой линией (в области протопланетного диска, где конденсация водяного пара в ледяные пылинки приводит к скачкообразному увеличению плотности пыли в несколько раз). Затем они мигрировали во внутренние части планетной системы. Однако что за механизм отвечает за эту миграцию? Новорожденная планета может мигрировать ближе к звезде за счет взаимодействия с протопланетным диском, а может – за счет планет-планетного рассеяния или взаимодействия со звездным компаньоном родительской звезды по механизму Козаи-Лидова, переводящих планету на высокоэллиптическую орбиту с низким перицентром. В дальнейшем эта орбита скругляется приливными силами. 

Важно, что оба механизма миграции происходят на существенно разных временных масштабах. Миграция за счет взаимодействия с протопланетным диском происходит за время существования диска, т.е. в первые ~10 млн. лет существования планетной системы. Напротив, миграция путем планет-планетного рассеяния или механизма Козаи требует гораздо большего времени – сотен миллионов и миллиардов лет. Поэтому наблюдения совсем молодых звезд дают возможность определить механизм миграции (или долю каждого механизма, если они действуют совместно).

Для изучения эволюции планетных систем на ранних этапах космический телескоп им. Кеплера в рамках расширенной миссии K2 наблюдал рассеянные звездные скопления и ассоциации разного возраста: OB-ассоциацию Верхний Скорпион (Upper Scorpius, возраст звезд ~11 млн. лет), Плеяды (возраст звезд 125 млн. лет), Гиады и Ясли (возраст звезд 650-800 млн. лет).

21 апреля 2016 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию транзитного нептуна у очень молодой звезды EPIC 205117205. Фотометрия этой звезды снималась «Кеплером» в рамках 2-й наблюдательной кампании, проходившей с 23 августа по 13 ноября 2014 года. После обнаружения транзитного кандидата звезда прошла стандартную процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал).

Итак, EPIC 205117205 – очень молодая звезда спектрального класса M3 V, она еще не достигла главной последовательности и продолжает сжиматься. Ее масса оценивается в 0.54 ^+0.11/_-0.07 солнечных масс, радиус достигает 1.06 ± 0.07 солнечных радиусов (почти в 2 раза больше радиуса звезды главной последовательности такой же массы). Возраст звезды составляет всего 9.5 ± 1.4 млн. лет, с вероятностью 96% она является членом OB-ассоциации Верхний Скорпион, удаленной от нас на 145 ± 15 пк. EPIC 205117205 делает один оборот вокруг своей оси за 6.29 земных суток, наклонение оси вращения превышает 63% (т.е. мы видим звезду примерно со стороны экватора).

Планета EPIC 205117205 b падает в размерный класс нептунов – ее радиус составляет 5.04 ± 0.37 радиусов Земли. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на расстоянии 0.051 ± 0.004 а.е. (~10.4 звездных радиусов) и делает один оборот за 5.42487 ± 0.00004 земных суток. Замеры лучевой скорости звезды позволили получить верхний предел на ее массу – она не превышает 3.7 масс Юпитера (с достоверностью 3 сигма), т.е. перед нами достоверно объект планетной природы. Разумеется, истинная масса планеты значительно ниже.

Наблюдения дополнительных транзитов EPIC 205117205 b с помощью 40-сантиметрового телескопа наземного транзитного обзора MEarth, проведенные 16 февраля и 14 марта 2016 года, показали высокую когерентность транзитного сигнала, что независимо подтверждает планетную природу этого объекта, а также позволили уточнить ее орбитальный период.

Малый возраст звезды, не превышающий 11 млн. лет, означает, что планета оказалась на своей текущей орбите в результате взаимодействия с протопланетным диском. В пользу этой же гипотезы говорит малое наклонение плоскости орбиты к экватору звезды. Однако отсюда не следует, что все планеты на тесных орбитах оказались там аналогичным образом. Будущие наблюдения OB-ассоциаций и рассеянных скоплений разного возраста с помощью космических миссий TESS и PLATO позволят определить долю планет, претерпевших миграцию разных типов, и оценить характерное время этих процессов.

Источник: http://arxiv.org/pdf/1604.06165.pdf

---