< Ученые обнаружили отколовшийся от протопланеты метеорит, который старше Земли

TOI-201 b: эксцентричный гигант у молодой F-звезды

Измерены масса и эксцентриситет орбиты у планеты-гиганта на 53-суточной орбите HD 39474 b (TOI-201 b). Измерение реальной температуры этой планеты позволит ограничить модели «горячего» и «холодного» старта формирования планет-гигантов.

---

Владислава Ананьева

По современным представлениям, планеты-гиганты формируются в протопланетном диске за снеговой линией, а затем, так или иначе, мигрируют внутрь системы. Наиболее проработаны два сценария такой миграции: постепенное, по спирали, снижение орбиты благодаря взаимодействию с протопланетным диском, и переход на высокоэксцентричную орбиту после эпизода планет-планетного рассеяния или взаимодействия со звездным компаньоном по механизму Козаи-Лидова; в дальнейшем резко эксцентричная орбита скругляется приливными силами. Если миграция планеты-гиганта проходила согласно первому сценарию, получившийся горячий юпитер оказывается на круговой орбите, мало наклоненной к экватору звезды. В случае реализации второго сценария орбита планеты может оказаться эксцентричной и резко наклоненной, даже ретроградной или полярной.

Если у самых близких к звезде планет-гигантов (горячих юпитеров) скругление орбит происходит быстро, то у более далеких планет этот процесс может растянуться на миллиарды и десятки миллиардов лет. Приливные силы спадают пропорционально пятой степени расстояния между планетой и звездой, поэтому характерное время скругления очень быстро растет с удалением от звезды. Орбиты планет с периодами больше ~10 суток не успевают скруглиться и несут на себе следы прошлых взаимодействий.

5 марта 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению массы и эксцентриситета орбиты молодого транзитного гиганта HD 39474 b (TOI-201 b). Транзитный кандидат был обнаружен TESS и подтвержден методом лучевых скоростей с помощью спектрографов FEROS и HARPS.

HD 39474 (HIP 27515, TOI-201) – молодая звезда главной последовательности спектрального класса F6 V, удаленная от нас на 113.8 ± 0.4 пк. Ее масса оценивается в 1.32 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 1.32 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость примерно в 2.6 раза превосходит солнечную. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их в 1.7 раза больше, чем в составе нашего дневного светила. Возраст звезды составляет 0.87 ± 0.49 млрд. лет.

HD 39474 попала на все сектора TESS с 1-го по 13-й за исключением 9-го, а затем и на сектора 27-й и 28-й. Это позволило обнаружить на кривой блеска два транзитных кандидата – один с периодом 5.8492 суток и глубиной 118 ppm, соответствующей планете с радиусом в полтора радиуса Земли, второй с периодом 52.9782 суток и глубиной 6780 ppm, соответствующей планете-гиганту. 

Авторы исследования провели стандартную процедуру валидации звезды HD 39474 и получили 52 замера ее лучевой скорости на FEROS и 39 замеров на HARPS. Измерения осложнялись высокой активностью молодой звезды и ее быстрым вращением. В итоге массу внутренней планеты измерить не удалось, на нее был наложен верхний предел в 37.5 масс Земли, и она осталась в статусе транзитного кандидата. Но для внешней планеты были измерены и масса, и эксцентриситет орбиты.

Масса HD 39474 b оказалась равной 0.42 ± 0.05 масс Юпитера. Этот легкий газовый гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.30 ± 0.03 а.е. и эксцентриситетом 0.28 ± 0.09, ее эффективная температура составляет 759 ⁺³⁷/_-26 К.

Авторы отмечают, что истинная (физическая) температура планеты может отличаться от эффективной, поскольку система еще молода, и планета еще может продолжать остывать и сжиматься. Измерение реальной температуры HD 39474 b позволит проверить модели «горячего» и «холодного» старта и определить, какая из них ближе к истине. 

Источник: https://arxiv.org/pdf/2103.02685.pdf

---