< Следуй за СО

Горячие, массивные и эксцентричные: гиганты TOI-558 b и TOI-559 b

Представлены две планеты-гиганта с массами 3.6 и 6.0 масс Юпитера и радиусами 1.09 радиусов Юпитера, вращающиеся вокруг своих звезд по эксцентричным орбитам.

---

Владислава Ананьева

Как образуются планеты-гиганты? Пока в этом вопросе нет полной ясности. На данный момент наиболее проработаны две гипотезы: гипотеза аккреции на ядро и гравитационной неустойчивости в протопланетном диске. Согласно первой, сначала в протопланетном диске за снеговой линией, где плотность пыли скачком возрастает в несколько раз за счет образования ледяных пылинок, формируется планетный эмбрион массой в несколько масс Земли. После достижения им критической массы (около 10 масс Земли) планетный эмбрион начинает очень быстро аккрецировать газ, превращаясь в газовый гигант. Согласно второй гипотезе, планеты-гиганты образуются в результате сжатия крупных неоднородностей в богатом газом протопланетном диске без промежуточной стадии в виде планетного эмбриона. Как показывают расчеты, планеты с массами менее 5 масс Юпитера (по другим данным – 7 масс Юпитера) образуются преимущественно по первому сценарию, а более массивные – по второму. Этот переход должен отражаться на распределении планет по массам, поэтому открытие планет вблизи зоны перехода вызывает повышенный интерес.

5 февраля 2021 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию двух планет-гигантов TOI-558 b и TOI-559 b. Звезда TOI-558 наблюдалась на 2 и 3 секторе TESS, TOI-559 – на 4 секторе. После обнаружения транзитных кандидатов обе звезды прошли стандартную процедуру валидации (исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал). Окончательное подтверждение планетной природы кандидатов и измерение их массы было сделано методом лучевых скоростей с помощью спектрографов PFS и CHIRON. В дальнейшем TESS вернулась к наблюдениям TOI-558 на 29 и 30 секторе, а TOI-559 – на 31 секторе.

TOI-558 (TYC 8497-28-1) – звезда главной последовательности спектрального класса F5 или F6, удаленная от нас на 401.4 ± 5.3 пк. Ее масса оценивается в 1.35 ± 0.065 солнечных масс, радиус – в 1.50 ± 0.04 солнечных радиусов, светимость примерно в 3.5 раза выше солнечной. Возраст звезды составляет 1.8 ^+0.9/_-0.7 млрд. лет.

При радиусе 1.09 ± 0.04 радиусов Юпитера масса планеты TOI-558 b оказывается равной 3.61 ± 0.15 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 3.50 ± 0.43 г/куб.см. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.129 ± 0.002 а.е. и эксцентриситетом 0.30 ± 0.02, и делает один оборот за 14.574 суток. Высокий эксцентриситет TOI-558 b говорит о том, что он оказался на текущей орбите в результате высокоэксцентричной миграции (в этом сценарии планета в результате планет-планетного рассеяния или резонанса Козаи-Лидова сначала переходит на эксцентричную орбиту с низким перицентром, которая в дальнейшем скругляется приливными силами). Поскольку характерное время скругления на текущей орбите в несколько раз превышает возраст Вселенной, этот процесс еще далек от завершения. Эффективная температура гиганта оценивается в 1061 ± 13 К.

TOI-559 (TYC 7019-191-1) – звезда спектрального класса G0 V, удаленная от нас на 233.2 ± 2 пк. По-видимому, она совсем недавно сошла с главной последовательности и начала эволюционировать в сторону превращения в красный гигант. Масса звезды составляет 1.03 ± 0.06 солнечных масс, радиус – 1.23 ± 0.03 солнечных радиусов, светимость на 69 ± 8% превышает светимость Солнца. Возраст звезды оценивается в 6.8 ^+2.5/_-2.0 млрд. лет.

При радиусе 1.09 ± 0.03 радиусов Юпитера масса планеты TOI-559 b достигает 6.01 ± 0.24 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 5.74 ± 0.46 г/куб.см. Этот массивный гигант также вращается по орбите с заметным эксцентриситетом 0.15 ± 0.01 и делает один оборот за 6.984 суток. Эффективная температура планеты составляет 1180 ± 18 К.

Лучевая скорость TOI-559 демонстрирует дополнительный линейный дрейф в 0.650 ± 0.065 м/с в сутки, что говорит о наличии в этой системе еще одного массивного тела на широкой орбите. При этом снимки с высоким разрешением ближайших окрестностей звезды не показывают наличия какого-либо компаньона на расстоянии свыше 20 а.е. Возможно, этим телом является коричневый карлик или вторая массивная планета-гигант. Природу внешнего тела помогут определить будущие наблюдения.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2102.02222.pdf

---