< Новый йодный двигатель успешно испытали на орбите

TOI-712: три мини-нептуна у молодого оранжевого карлика

Представлена планетная система, включающая три транзитных мини-нептуна с радиусами 2.0, 2.7 и 2.5 радиусов Земли и орбитальными периодами 9.5, 51.7 и 84.8 земных суток. Эксцентриситет внутренней планеты достигает 0.5, орбита внешней пролегает вблизи внутреннего края обитаемой зоны.

---

Владислава Ананьева

Динамическая эволюция планетных систем происходит благодаря взаимодействию планет с протопланетным диском, с родительской звездой и друг с другом. Эти процессы еще не изучены в полной мере. Для изучения динамической эволюции необходимо наблюдать планетные системы точно определенного возраста, причем преимущественно молодые системы, поскольку многие процессы (в частности, взаимодействие с протопланетным диском) происходит лишь на самых ранних этапах существования планет. Однако наблюдения молодых планет затруднено из-за бурной активности и быстрого вращения их родительских звезд, затрудняющих как регистрацию транзитов, так и измерение лучевых скоростей, поэтому до недавнего времени исследователям были доступны только молодые планеты-гиганты.

5 ноября 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная многопланетной системе у молодой звезды TOI-712. Система включает в себя три мини-нептуна и горячую землеразмерную планету, остающуюся пока в статусе транзитного кандидата. 

Звезда TOI-712 расположена недалеко от полюса эклиптики, поэтому TESS наблюдала ее на протяжении долгого времени – на 3-4, 6-7, 9-11, 13, 27, 29-34, 36-37 и 39 секторах. Сравнительная яркость звезды позволила снимать фотометрию каждые 2 минуты (а на 27 секторе – даже каждые 20 секунд). После некоторой путаницы (не сразу все транзитные события были правильно соотнесены) исследователи идентифицировали на кривой блеска транзитные сигналы трех экзопланет близких размеров, чья планетная природа была установлена статистически (т.е. они прошли валидацию). 

TOI-712 – оранжевый карлик спектрального класса K4.5 V, удаленный от нас на 58.62 ± 0.11 пк. Его масса оценивается в 0.733 ± 0.026 солнечных масс, радиус – в 0.674 ± 0.016 солнечных радиусов, светимость составляет 0.187 ± 0.006 солнечных светимостей. Сравнительно быстрое вращение и явная активность звезды говорит о ее молодости – авторы оценили возраст TOI-712 в 0.55-1.1 млрд. лет.

Вокруг звезды вращаются три мини-нептуна с радиусами 2.05 ^+0.12/_-0.08, 2.70 ± 0.09 и 2.47 ± 0.09 радиусов Земли и орбитальными периодами 9.531, 51.699 и 84.840 земных суток, соответственно. Их эффективные температуры (в предположении нулевого альбедо и эффективного теплопереноса на ночную сторону) составляют 650 ± 6 К, 370 ± 4 К и 314 ± 3 К. Внешняя планета имеет температурный режим, промежуточный между температурными режимами Земли и Венеры, что помещает ее вблизи внутреннего края обитаемой зоны. Если орбиты внешних планет близки к круговым (эксцентриситеты меньше 0.1 при погрешности, сравнимой с этой величиной), то эксцентриситет орбиты внутренней планеты достигает 0.54 ± 0.26.

Также авторы обнаружили в данных слабый транзитный сигнал TOI-712.05 с периодом 4.3213 суток, достоверность которого пока недостаточна, чтобы признать его планетой. Если этот сигнал реален (а не обусловлен, к примеру, звездной активностью), то он соответствует планете с радиусом 0.8 ± 0.1 радиусов Земли. Для валидации этого сигнала необходимы дополнительные фотометрические наблюдения с помощью космических миссий – расширенной миссии TESS или ChEOPS.

Авторы провели анализ динамической устойчивости системы TOI-712, приписав трем планетам массы, наиболее вероятные при их радиусах (5.6, 8.7 и 7.5 масс Земли), и поместив в обитаемую зону гипотетическую планету с массой Земли. Орбиты планет моделировались на протяжении 10 млн. лет. Модель непринужденно объяснила высокий эксцентриситет планеты b гравитационными возмущениями со стороны планет c и d. Кроме того, авторы нашли, что в обитаемой зоне есть области, где положение гипотетической планеты с массой Земли полностью устойчиво. 

Система TOI-712 выглядит плоской и населенной, что делает перспективным поиск дополнительных планет, расположенных как между планетами b и c, так и с внешней стороны планеты d. Также будущие наблюдения необходимы для подтверждения планетной природы кандидата TOI-712.05. 

Источник: https://arxiv.org/pdf/2111.02416.pdf

---