Главная | О сайте | Задачи | Проекты | Результаты | Диверсификация | Новости | Вопросы | История | Информация | Ссылки
Секция Совета РАН по космосу
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.
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.
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.
Источники: https://www.cfa.harvard.edu/~torres/smallHZ/smallHZplanets.pdf
http://kepler.nasa.gov/news/nasakeplernews/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=367
(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]
Сайт разработан и поддерживается лабораторией 801 Института космических исследований Российской академии наук.
Подбор материалов - Н.Санько
Полное или частичное использование размещённых на сайте материалов
возможно только с обязательной ссылкой на сайт Секция Солнечная система Совета РАН по космосу.