Вторник, 26.11.2024
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Подготовка КА «Метеор-М» № 2 находится на завершающей стадии
19.01.2015 00:07 Давность: 10 yrs
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 9513

«Кеплер»: 12 небольших планет в обитаемой зоне и ее окрестностях



Команда «Кеплера» провела валидацию 12 небольших транзитных кандидатов, 3 из которых были известны ранее, а 9 представлено впервые. Три планеты расположены в обитаемой зоне своих звезд, одна (Kepler-442 b) имеет радиус 1.34 земного и температурный режим Марса.


Владислава Ананьева

За 4 года работы в рамках основной миссии космический телескоп им. Кеплера обнаружил более 4 тысяч надежных транзитных кандидатов в планеты. Большинство из них расположены близко к своим звездам и нагреты до высоких температур, исключающих наличие на них жизни. Этот факт является простым следствием того, что геометрическая вероятность транзитной конфигурации обратно пропорциональна расстоянию до звезды. Если планета расположена на расстоянии ~0.05 а.е. от своей звезды, а сама звезда напоминает Солнце, то вероятность транзитной конфигурации составляет ~10%. Если планета, как и Земля, находится на расстоянии 1 а.е., эта вероятность падает ниже 0.5%.

Тем не менее, среди транзитных кандидатов Кеплера есть и кандидаты с достаточно большими орбитальными периодами, находящиеся достаточно далеко от своих звезд и имеющие температурные режимы Венеры, Земли и даже Марса. Понятно, что они привлекают особый интерес. Одной из амбициозных задач «Кеплера» было обнаружение «сестер Земли» – т.е. землеразмерных планет, находящихся в обитаемой зоне своих звезд – аналогов Солнца. Пока эта задача не выполнена, «вторая Земля» еще не найдена. Однако среди планетных кандидатов, успешно прошедших процедуру валидации (статистического подтверждения планетной природы транзитных кандидатов), все больше небольших планет с умеренным температурным режимом. Круг постепенно сужается!

В начале января 2015 года научная группа «Кеплера» опубликовала препринт статьи, отправленной в The Astrophysical Journal и посвященной валидации 12 небольших транзитных планет, 3 из которых были известны ранее, а 9 представлены впервые. Их орбитальные периоды лежат в интервале от 34 до 207 земных суток, радиусы оцениваются в 1.1-2.7 радиусов Земли, температурные режимы позволяют отнести их, пусть и с оговорками, к обитаемой зоне своих звезд. Большинство этих планет вращается вокруг оранжевых карликов, т.е. звезд главной последовательности спектрального класса K. Три новые планеты из этого списка можно отнести к потенциально обитаемым.

Сравнительные размеры транзитных планет Кеплера, находящихся в обитаемой зоне своих звезд.

Почему речь пока идет только о валидации, а не о полновесном подтверждении с измерением массы планет и их средней плотности? К сожалению, предполагаемая амплитуда колебаний лучевых скоростей родительских звезд, наводимых новыми планетами, составляет всего несколько десятков сантиметров в секунду, а значит, не может быть измерена современными средствами. Для ярких хромосферно тихих звезд точность измерения лучевых скоростей с помощью спектрографа Северный HARPS может достигать 0.6-0.8 м/сек, но проблема состоит в том, что рассматриваемые звезды достаточно тусклые, 14-15 звездной величины, а для них точность существенно ниже. 

Для определения параметров новых планет была использована фотометрия Кеплера за все 17 наблюдательных кварталов, т.е. с мая 2009 по май 2013 года. Для исключения ложных открытий и с целью учета возможного загрязнения кривых блеска целевых звезд светом близких звезд-компаньонов (или звезд фона) была проведена съемка окрестностей этих звезд на телескопах UKIRT и Кек. У пяти звезд на расстоянии 0.2-5 угловых секунд были обнаружены компаньоны, чей вклад в кривые блеска был оценен и учтен. Для точного определения свойств родительских звезд на обсерватории им. Кека с помощью спектрографа HIRES были получены их спектры высокого качества. Грубое (с точностью ~100 м/сек) измерение лучевых скоростей родительских звезд позволило исключить скользящие транзиты двух звезд как источник возможных ложных открытий. После тщательного анализа планетная природа 8 анонсированных транзитных кандидатов была подтверждена с достоверностью выше 99.73% (3 сигма), еще у одного достоверность составляет 99.2% (2.6 сигма), этот кандидат (KOI-4427.01) пока не получил статус планеты и имени по каталогу Кеплера. 

Расположение новых планет, а также других надежных транзитных кандидатов (показаны синими кружками) и ранее подтвержденных планет (показаны серыми сферами) на плоскости «энергия, получаемая от звезды – температура фотосферы родительской звезды». Широкой зеленой полосой показана обитаемая зона.
Звезда Расстояние от Солнца, пк Спектральный класс Масса, масс Солнца Радиус, радиусов Солнца Светимость, светимостей Солнца Металличность, [Fe/H]
KOI-2529 (Kepler-436) 618 ± 34 K 0.73 ± 0.03 0.70 ± 0.03 0.20 +0.04/-0.025 +0.01 ± 0.10
KOI-3255 (Kepler-437) 417 ± 24 K 0.71 ± 0.03 0.68 ± 0.03 0.173 +0.035/-0.022 0.0 ± 0.10
KOI-3284 (Kepler-438) 145 ± 23 M0 V 0.544 +0.04/-0.06 0.52 +0.04/-0.06 0.044 +0.017/-0.012 0.16 ± 0.14
KOI-4005 (Kepler-439) 693 +66/-38 G8 V 0.884 +0.044/-0.038 0.866 +0.076/-0.04 0.581 +0.153/-0.079 0.02 ± 0.10
KOI-4087 (Kepler-440) 261 +16/-46 K 0.575 ± 0.047 0.559 +0.029/-0.054 0.079 ± 0.023 -0.30 ± 0.15
KOI-4622 (Kepler-441) 284 +28/-48 K 0.57 ± 0.05 0.55 +0.038/-0.054 0.089 +0.038/-0.026 -0.57 ± 0.18
KOI-4742 (Kepler-442) 342 ± 22 K 0.61 ± 0.03 0.60 ± 0.02 0.117 +0.024/-0.016 -0.37 ± 0.10
KOI-4745 (Kepler-443) 779 +45/-38 K 0.74 ± 0.03 0.706 +0.028/-0.024 0.217 +0.043/-0.027 -0.01 ± 0.10
Планета Орбитальный период, сут. Радиус, радиусов Земли Большая полуось орбиты, а.е. Эксцентриситет орбиты Эффективная освещенность*
Kepler-436 b 64.0021 ± 0.0007 2.73 ± 0.24 0.339 +0.134/-0.053 0.19 ± 0.13 1.69 +0.58/-0.79
Kepler-437 b 66.6506 ± 0.0003 2.14 +0.22/-0.17 0.288 +0.066/-0.040 0.02 +0.08/-0.02 2.15 +0.74/-0.88
Kepler-438 b 35.2332 ± 0.0003 1.12 ± 0.17 0.166 +0.051/-0.042 0.03 +0.10/-0.03 1.40 +0.67/-0.77
Kepler-439 b 178.140 ± 0.002 2.24 +0.16/-0.45 0.563 +0.165/-0.080 0.03 +0.08/-0.03 1.83 +0.51/-0.62
Kepler-440 b 101.1114 ± 0.0009 1.86 +0.24/-0.19 0.242 +0.066/-0.041 0.34 +0.12/-0.19 1.20 +0.46/-0.65
Kepler-441 b 207.248 ± 0.002 1.64 ± 0.24 0.64 +0.32/-0.13 0.10 ± 0.10 0.21 ± 0.11
Kepler-442 b 112.305 ± 0.003 1.34 +0.11/-0.18 0.409 +0.209/-0.060 0.04 +0.08/-0.04 0.66 +0.23/-0.41
Kepler-443 b 177.669 ± 0.003 2.33 ± 0.22 0.495 +0.186/-0.075 0.11 +0.15/-0.11 0.86 +0.29/-0.37

* За единицу принимается освещенность, создаваемая Солнцем на орбите Земли. 

Мы видим, что погрешности в определении параметров планет еще слишком велики, чтобы можно было сделать однозначные выводы об их потенциальной обитаемости, однако какие-то выводы сделать уже можно. Планеты Kepler-436 b, Kepler-437 b, Kepler-439 b, Kepler-440 b и Kepler-443 b слишком велики, чтобы быть планетами земного типа, скорее всего, перед нами океаниды или мини-нептуны. Размеры Kepler-438 b лишь немного превышают размеры Земли, однако освещенность на орбите этой планеты делают ее скорее аналогом Венеры (хотя величина погрешности в определении освещенности не исключает и того, что перед нами аналог Земли). Температурный режим планеты Kepler-441 b соответствует главному поясу астероидов, однако крупные размеры этой суперземли подразумевают протяженную плотную атмосферу, парниковый эффект в которой может сделать ее климат достаточно мягким. Еще интереснее в этом смысле планета Kepler-442 b – ее радиус лишь на треть превышает земной, а температурный режим соответствует температурному режиму Марса. Из всех представленных здесь новых планет она напоминает Землю больше всего. 

Новые планеты на плоскости «орбитальный период – радиус». Диаграмма любезно предоставлена Виктором Ясинским.

Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Закон Вина

(назван по имени немецкого физика Вильгельма Карла Вернера Вина - W. K. V. Wien 1864-1928) Закон гласит, что длина волны, на которую приходится максимальная интенсивность электромагнитного излучения... [далее]

Rambler's Top100