< Магнитосфера Сатурна меняется вместе со сменой времен года

Kepler-76 b: первая планета Кеплера, открытая с помощью алгоритма BEER

Израильские астрономы подтвердили планетную природу транзитного кандидата, которого команда Кеплера сочла ложным открытием.

---

Владислава Ананьева

История открытия планеты Kepler-76 b весьма поучительна. 

Все началось с того, что космический телескоп им. Кеплера, снимая фотометрию F-звезды +13.3 звездной величины KIC 4570949, обнаружил четкий транзитный сигнал с периодом 1.54 земных суток. Однако форма транзитной кривой была не плоской, а V-образной, что обычно свойственно затменно-переменным двойным звездам. Команда Кеплера сочла звезду KIC 4570949 затменно-переменной двойной и даже не стала присваивать ей номер в Каталоге интересных объектов (KOI).

Фотометрическая точность данных Кеплера так высока, что позволяет обнаруживать в кривых блеска затменно-переменных двойных звезд разные тонкие эффекты. Например, эффект эллипсоидальности, когда под действием силы притяжения своего компаньона, звезда слегка вытягивается вдоль оси, соединяющей их центры масс. В этом случае она поворачивается к земному наблюдателю то вытянутым, то круглым боком, что приводит к небольшой переменности ее блеска. Еще один эффект – доплеровское усиление яркости. Двигаясь по орбите вокруг своего компаньона (точнее, вокруг центра масс системы), звезда то приближается к нам, то удаляется. Когда звезда приближается, линии в ее спектре смещаются в фиолетовую сторону, а общая яркость звезды увеличивается на величину ~ 4 V_r /c, где V_r – лучевая скорость звезды, c – скорость света. При удалении линии в спектре смещаются в красную сторону, а общая яркость звезды уменьшается на ту же величину. Наконец, третьим эффектом является эффект отражения, когда яркость звездного полушария, обращенного к компаньону, из-за поглощения и переизлучения его света, немного увеличивается относительно яркости противоположного полушария.

Для анализа этих эффектов в кривых блеска затменно-переменных двойных (а также нетранзитных тесных двойных звезд) был разработан алгоритм BEER (BEaming, Ellipsoidal, Reflection). Этот алгоритм, примененный к фотометрическим данным, полученным космическими телескопами CoRoT и Kepler, с успехом позволил изучать слабые компаньоны в тесных двойных системах, чья масса (обычно в диапазоне 0.07-0.4 солнечных масс) независимо измерялась и методом измерения лучевых скоростей, что позволило убедиться в точности и надежности алгоритма. 

25 апреля в Архиве электронных препринтов появилась статья группы израильских и датских ученых о применении алгоритма BEER к системе KIC 4570949. Кривая блеска этой звезды демонстрировала все три эффекта, что позволило достаточно точно оценить все параметры системы. И оказалось, что компаньоном звезды KIC 4570949 является не другая звезда, а горячий гигант массой около 2 масс Юпитера! А необычная форма транзитной кривой была вызвана тем, что планета заходит на диск звезды только своим краем (т.е. что транзит является скользящим).

Для проверки этого неожиданного вывода авторы провели измерения лучевой скорости звезды KIC 4570949 с помощью спектрографов TRES и SOPHIE. Проверка полностью подтвердила планетную природу компаньона KIC 4570949 b. Оценки массы планеты, полученные методом лучевых скоростей, с высокой точностью совпали с оценками, полученными из анализа эффекта эллипсоидальности. 

Итак, масса планеты KIC 4570949 b оказалась равной 2.0 ± 0.26 масс Юпитера, радиус – 1.25 ± 0.08 радиусов Юпитера. Планета вращается вокруг своей звезды по круговой орбите на расстоянии 0.028 а.е. и делает один оборот за 1.54493 земных суток.

Интересно, что масса планеты, «в лоб» оцененная по эффекту доплеровского усиления яркости, оценивается в 7.1 ± 1.4 масс Юпитера. Авторы статьи объясняют это эффектом «сдувания» горячего пятна из подзвездной точки сильными экваториальными ветрами. Этот эффект был теоретически предсказан в 2002 году и в 2007 и 2009 годах был подтвержден во время инфракрасных наблюдений горячего юпитера HD 189733 b. Неучтенный фазовый сдвиг модуляции теплового излучения планеты завышает ее массу, а учтенный – позволяет оценить величину сдвига «горячего пятна» и скорость экваториальных ветров на планете. В случае KIC 4570949 b «горячее пятно» оказалось смещено по долготе относительно подзвездной точки на 10 ± 2°.
Также по величине вторичного минимума (когда планета проходит за звездой) было измерено геометрическое альбедо планеты. Оно оказалось довольно высоким для горячего юпитера – 0.23 ± 0.02.

После публикации статьи группа Кеплера присвоила планете KIC 4570949 b официальное название Kepler-76 b. 

Источник: http://arxiv.org/pdf/1304.6841v1.pdf

---