< Новое о Юпитере: околополярные вихри и твердотельное вращение

Валидация самой долгопериодической транзитной планеты Kepler-1654 b

Орбитальный период планеты Kepler-1654 b достигает 2.87 земных лет, радиус – 0.82 радиуса Юпитера, масса не превышает 0.49 масс Юпитера. Температурный режим является промежуточным между температурными режимами Марса и Главного пояса астероидов.

---

Владислава Ананьева

Космический телескоп им. Кеплера обнаружил более 2.3 тыс. транзитных экзопланет и 4.5 тыс. кандидатов, чья планетная природа ожидает подтверждения. Однако подавляющее большинство этих планет расположено близко к своим звездам и нагрето до высоких температур. Это вызвано тем, что геометрическая вероятность транзитной конфигурации обратно пропорциональна расстоянию между планетой и звездой, поэтому транзитный метод поиска наиболее чувствителен к самым близким к звезде планетам.

Однако «Кеплер» в рамках основной миссии наблюдал около 200 тысяч звезд, что позволило ему фиксировать и маловероятные события – например, транзиты планет с орбитальными периодами больше 1 года. Не все из них попали в каталог KOI – чтобы считаться «интересным объектом», у данной звезды должно было наблюдаться как минимум три транзитных события одинаковой глубины и продолжительности с равными промежутками между ними. Чтобы обнаружить еще более долгопериодические планеты, интернет-проект Охотников за планетами организовал поиск силами волонтеров в данных «Кеплера» звезд, у которых наблюдались одно или два транзитных события.

27 февраля 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная валидации (статистическому подтверждению) самой долгопериодической транзитной планеты, известной на данный момент – Kepler-1654 b. Все началось с того, что Охотники за планетами обнаружили у звезды KIC 8410697 одно транзитное событие продолжительностью 23 часа и глубиной 0.51%, с высокой степенью вероятности вызванное проходом по диску звезды долгопериодической планеты-гиганта. И всего за 5 дней до выхода из строя второго маховика системы ориентации, прервавшего основную миссию «Кеплера», эта планета прошла по диску своей звезды еще раз! Глубина, продолжительность и форма второго транзитного события оказались идентичны первому событию, что позволило отнести их к одной планете. Орбитальный период планеты оказался равен 1047.836 ± 0.002 земных суток, т.е. 2.87 земных года!

Авторы статьи провели процедуру валидации новой планеты, т.е. исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы. 21 августа 2015 года они пронаблюдали звезду KIC 8410697, получившую также наименование Kepler-1654, с помощью телескопа Кек II. Тем самым они исключили наличие затменно-переменных двойных фона, расположенных на малом угловом расстоянии от звезды Kepler-1654 (ближе 4 угловых секунд). Также они получили высококачественные спектры звезды и 18 замеров ее лучевой скорости с помощью спектрографа HIRES. В целом вероятность ложного открытия (не планетной природы Kepler-1654 b) составляет 6.2·10^-5.

Радиус Kepler-1654 b составляет 0.82 ± 0.02 радиуса Юпитера, т.е. перед нами газовый гигант. Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 2.03 ± 0.04 а.е. и эксцентриситетом 0.26 ^+0.21/_-0.11. Массу планеты измерить не удалось: формально метод измерения лучевых скоростей дает значение 0.13 ± 0.16 масс Юпитера, но поскольку погрешность оказалась больше измеряемой величины, авторы осторожно заявили о верхнем пределе в 0.49 масс Юпитера (с достоверностью 3 стандартных отклонения). Предел на массу автоматически накладывает и верхний предел на среднюю плотность – 1.2 г/куб.см. Скорее всего, Kepler-1654 b представляет собой более теплый аналог Сатурна (температурный режим планеты оказывается средним между температурными режимами Марса и Главного пояса астероидов). 

Низкая эффективная температура Kepler-1654 b (~200K) и связанная с ней малая шкала высот делает эту планету трудной целью для проведения трансмиссионной спектроскопии даже с помощью космического телескопа им. Джеймса Вебба. Тем не менее, при условии определенного везения спектральные особенности все-таки могут быть обнаружены (например, в случае небольшой массы планеты и теплой стратосферы). 

Следующий транзит планеты Kepler-1654 b должен произойти 4 февраля 2019 года.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1802.08945.pdf

---