< Представители космической отрасли России обсудили перспективы Лунной программы

Kepler-422, Kepler-423, Kepler-424: транзитные горячие юпитеры и не транзитный прохладный гигант

Продолжается кропотливая работа по подтверждению планетной природы транзитных кандидатов Кеплера методом измерения лучевых скоростей родительских звезд. И если высокоточный Северный HARPS сосредоточен в основном на подтверждении небольших планет, чуть менее чувствительные спектрографы в обсерваториях всего мира продолжают измерять массу транзитных кандидатов размерного класса гигантов.

---

Владислава Ананьева

29 сентября в Архиве электронных препринтов появилась статья группы американских астрономов под руководством Майкла Эндла (Michael Endl), посвященная подтверждению планетной природы транзитных кандидатов KOI-22.01, KOI-183.01 и KOI-214.01. Планеты получили имена Kepler-422 b, Kepler-423 b и Kepler-424 b, соответственно. Все три кандидата были обнаружены в первые же месяцы работы космического телескопа им. Кеплера. Все они прошли стандартную процедуру валидации (предварительного подтверждения путем исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал). 

Измерение массы планет проводилось методом лучевых скоростей на 2.7-метровом телескопе обсерватории МакДональда, на Северном оптическом телескопе (NOT) в Ла Пальма, на телескопе Кек I и на Ликской обсерватории. 

Итак, Kepler-422 (KOI-22, KIC 9631995) – солнцеподобная звезда немного ярче и горячее Солнца. Ее масса оценивается в 1.15 ± 0.06 солнечных масс, радиус – в 1.24 ± 0.12 солнечных радиусов, светимость в 1.75 ± 0.37 раз превышает солнечную. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их примерно в 1.7 раза больше, чем в составе нашего дневного светила. Расстояние до звезды не сообщается, но, исходя из ее светимости и видимой звездной величины (+13.64) его можно оценить в 775 пк.
Всего было получено 15 замеров лучевой скорости Kepler-422.

Кривая блеска этой звезды демонстрирует четкий транзитный сигнал с периодом 7.89145 земных суток и глубиной, соответствующей планете радиусом 1.15 ± 0.11 радиусов Юпитера. Масса планеты оказалась равной 0.43 ± 0.13 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.38 ± 0.11 г/куб.см, типичной для планет этого класса. Kepler-422 b вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.082 а.е., ее эффективная температура оценивается командой Кеплера в 976К.

По расчетам авторов статьи, масса ядра из тяжелых элементов у этой планеты составляет 19 ⁺²⁰/_-19 масс Земли, т.е. в принципе ядро может и отсутствовать.

Kepler-423 (KOI-183, KIC 9651668) – еще одна солнцеподобная звезда массой 1.07 ± 0.05 солнечных масс, радиусом 0.99 ± 0.054 солнечных радиусов и светимостью 0.96 ± 0.16 солнечных светимостей. Количество тяжелых элементов в составе этой звезды в 1.8 раза превышает солнечное значение. Расстояние до Kepler-423 также не сообщается, но, исходя из ее светимости и видимой звездной величины (+14.5), его можно оценить в 853 пк.
Всего было получено 16 замеров лучевой скорости этой звезды.

Масса планеты Kepler-423 b составляет 0.72 ± 0.12 масс Юпитера, радиус – 1.200 ± 0.065 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 0.55 ± 0.09 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.0396 ± 0.003 а.е. и делает один оборот за 2.68433 земных суток. Ее эффективная температура близка к 1300К, масса ядра из тяжелых элементов оценивается в 25 ⁺¹⁵/_-10 масс Земли. По своим параметрам эта планета – типичный горячий юпитер.

Интереснее всего оказалась система Kepler-424. Помимо транзитной планеты Kepler-424 b методом лучевых скоростей там была обнаружена вторая, не транзитная планета Kepler-424 c, чей температурный режим оказался промежуточным между температурными режимами Земли и Венеры.

Также необычной оказалась родительская звезда Kepler-424 (KOI-214, KIC 11046458). При массе 1.01 ± 0.054 солнечных масс и радиусе 0.94 ± 0.056 солнечных радиусов она отличается исключительно высоким содержанием тяжелых элементов – их почти в 2.8 раза больше, чем в составе Солнца! Расстояние до звезды можно оценить в 734 пк.
Всего было получено 27 замеров лучевой скорости Kepler-424.

Кривая блеска звезды демонстрирует глубокий транзитный сигнал с периодом 3.31186 земных суток, соответствующий планете-гиганту радиусом 0.89 ^+0.08/_-0.06 радиусов Юпитера. Масса этой планеты оказалась неожиданно большой – 1.03 ± 0.13 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 1.94 ± 0.25 г/куб.см. Масса ядра из тяжелых элементов у этой планеты достигает 119 ⁺³⁵/_-27 масс Земли! Большая масса ядра согласуется с обилием тяжелых элементов в составе родительской звезды. 

Помимо влияния внутренней планеты лучевая скорость звезды демонстрирует явные дополнительные колебания, вызванные массивным телом с минимальной массой 6.97 ± 0.62 масс Юпитера. Орбитальный период внешней планеты Kepler-424 c – 223.3 ± 2.1 земных суток, эксцентриситет орбиты ~0.32. Внешняя планета не проходит по диску своей звезды, поэтому ее точная масса и радиус остаются неизвестными. Однако авторы исследования провели численное моделирование устойчивости этой системы и нашли, что при взаимном наклонении орбит планет, превышающем 45°, система становится неустойчивой. Это значит, что истинная масса Kepler-424 c не может превышать 9.6 масс Юпитера.

Обнаружение второй планеты в системе Kepler-424 очень интересно, потому что оно противоречит тенденции «одиночества» горячих юпитеров, подмеченную как для транзитных планет Кеплера, так и горячих юпитеров, открытых наземными обзорами. Большинство горячих юпитеров, известных на данный момент, лишено компаньонов. Известно всего несколько планетных систем, в которых, помимо горячего юпитера, есть и другие планеты (например, система упсилон Андромеды, HAT-P-44, HAT-P-46). При этом большинство небольших планет (нептунов и суперземель) входит в состав многопланетных систем.

Источник: http://arxiv.org/pdf/1409.8156v1.pdf

---