< Телескоп «Джеймс Уэбб» успешно развернул теплозащитный экран

TOI-560: два мини-нептуна у молодого оранжевого карлика

Представлены две планеты с орбитальными периодами 6.40 и 18.88 суток и радиусами 2.84 и 2.73 радиусов Земли, соответственно, вращающиеся вокруг молодого (~0.5 млрд. лет) оранжевого карлика HD 73583. Планеты близки к редкому орбитальному резонансу 3:1.

---

Владислава Ананьева

Наблюдения «Кеплера» показали, что многие звезды окружены компактными многопланетными системами, в которых орбиты нескольких планет упакованы глубоко внутри орбиты Меркурия. Нередко орбиты этих планет связаны друг с другом орбитальными резонансами низкого порядка (т.е. периоды этих планет относятся друг к другу как небольшие целые числа). Чаще всего встречаются резонансы 3:2 и 2:1, но бывают и другие, например, 3:1.

В настоящее время основной «фабрикой» по поставке новых транзитных планет является миссия TESS. Количество транзитных кандидатов, обнаруженных TESS, уже превысило 5 тысяч. Однако чтобы транзитный кандидат был признан планетой, ему надо пройти процедуру валидации – исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы. После валидации исследователи пытаются измерить массы планет методом лучевых скоростей и/или TTV-методом.

30 декабря 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух планет у звезды HD 73583, получившей также наименование TOI-560. TESS наблюдала звезду HD 73583 на 8, а затем на 34 секторе. На кривой блеска, полученной на 8 секторе, был обнаружен единственный транзитный сигнал с периодом 6.398 суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 2.84 ± 0.16 радиусов Земли. Наблюдения на 34 секторе привели к открытию и второго кандидата с периодом 18.88 суток и радиусом 2.73 ± 0.12 радиусов Земли. Обе планеты относятся к классу мини-нептунов, отношение их периодов близко к 3:1. 

Звезда прошла стандартную процедуру валидации, затем исследователи попытались измерить массы планет с помощью спектрографов iSHELL, PFS и HIRES. Однако из-за хромосферной активности молодой звезды удалось получить только верхние пределы.

HD 73583 (TOI-560) – оранжевый карлик спектрального класса K4 V, удаленный от нас на 31.57 ± 0.03 пк. Его масса оценивается в 0.701 ± 0.026 солнечных масс, радиус – в 0.68 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость – в 0.182 ± 0.006 солнечных светимостей. Заметная хромосферная активность и довольно быстрое вращение говорят о молодости звезды – ее возраст составляет 0.5 ^+0.9/_-0.3 млрд. лет.

Хотя формально колебания лучевой скорости звезды с периодом внутренней планеты имеют полуамплитуду 3.9 ± 2.3 м/с, авторы сочли, что, раз погрешность сравнима с измеряемой величиной, речь можно вести только о верхнем пределе на массу планеты, равном 35 массам Земли. Верхний предел на массу внешней планеты еще выше – 70 масс Земли. Орбиты обеих планет отличаются заметным эксцентриситетом: у внутренней он равен 0.294 ^+0.13/_-0.06, у внешней – 0.093 ^+0.13/_-0.07. Эффективные температуры планет оцениваются в 743 ± 7 К и 518 ± 5 К.

Авторы исследовали динамическую устойчивость системы на протяжении 2 млн. лет и нашли ее устойчивой. Высокий эксцентриситет внутренней планеты b непринужденно объясняется гравитационным взаимодействием с планетой c. 

Поскольку орбитальный резонанс 3:1 встречается редко, а резонансы 3:2 и 2:1 существенно чаще, авторы рассмотрели гипотезу о существовании третьей, промежуточной, не транзитной планеты, орбита которой пролегает между орбитами планет b и c так, что все три планеты образуют резонансную цепочку 3:2:1. В этом случае орбитальный период гипотетической средней планеты должен быть близок к 12.6 суток. К сожалению, обнаружить такую планету RV-методом невозможно, поскольку период вращения звезды близок к 12.2 суткам, и колебания лучевой скорости, вызванные звездной активностью, полностью маскируют возможный сигнал от планеты. Таким образом, вопрос остается открытым.

Яркость родительской звезды делает обе планеты привлекательной целью для JWST, с помощью которого можно будет изучать свойства атмосфер методами трансмиссионной спектроскопии.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2112.13448.pdf

---