< Зонд НАСА обнаружил следы "недавних" озер на Марсе

Три планеты у звезд-близнецов HD 133131A и B

У двух одинаковых солнцеподобных звезд, разделенных расстоянием ~360 а.е., обнаружено три планеты-гиганта на эксцентричных орбитах.

---

Владислава Ананьева

Первые же открытия внесолнечных планет показали богатое разнообразие планетных систем, многие из которых оказались совсем не похожи на Солнечную. Были открыты планеты, не имеющие аналога в Солнечной системе – горячие юпитеры и суперземли, планеты-гиганты на резко эксцентричных орбитах, планеты с массами, промежуточными между массами Земли и Урана (океаниды и мини-нептуны). Строение планетных систем также часто кардинальным образом отличается от строения Солнечной системы. В связи с этим возникает вопрос: насколько уникальна Солнечная система? Как часто в Галактике встречаются ее аналоги – планетные системы, в которых планеты земного типа расположены ближе к звезде, планеты-гиганты – дальше, а их орбиты близки к круговым?

Большинство экзопланет к настоящему времени открыто транзитным методом, наиболее чувствительным к планетам на тесных орбитах и мало подходящим для обнаружения планет за снеговой линией. Для открытия и изучения планет-гигантов, вращающихся на расстоянии в несколько астрономических единиц от своих звезд, гораздо больше подходит метод измерения лучевых скоростей. Измеряя лучевые скорости звезд на протяжении 15 лет и более, становится возможным обнаруживать планеты-гиганты с орбитальными периодами 15-20 лет, т.е. аналоги Юпитера и Сатурна.

Какова же распространенность аналогов Юпитера? Оказалось, что она весьма невелика.

Так, многолетние наблюдения 1100 звезд на обсерватории им. Кека привели исследователей к выводу, что лишь ~3% звезд имеют рядом с собой планеты с массами от 0.3 до 3 масс Юпитера, орбитальным периодом от 5 до 20 лет и эксцентриситетами орбит менее 0.3. Другие авторы дают схожие оценки. 17-летние наблюдения 202 солнцеподобных звезд на Англо-Австралийском телескопе показали, что лишь 6.2 ^+2.8/_-1.6 % из них имеют рядом с собой планеты с массой больше 0.3 масс Юпитера на орбитах с большой полуосью более 3 а.е. Таким образом, аналоги Юпитера оказываются сравнительно редким типом планет, а строение Солнечной системы повторяется не так уж и часто.

Еще одним интересным направлением исследований стал поиск планет-гигантов у двойных и кратных звезд. Солнце – одиночная звезда, однако примерно половина звезд в наших окрестностях входит в состав двойных и кратных систем. Насколько распространены в таких системах аналоги Юпитера? 

29 августа 2016 года в Архиве электронных препринтов появилась статья Иоанны Теске (Johanna K. Teske) с коллегами, посвященная открытию трех эксцентричных планет-гигантов у двойной звезды HD 133131. Звезда HD 133131 (HIP 73674) включает в себя два почти одинаковых компонента спектрального класса G2 V видимой звездной величины +8.40 и +8.42, разделенных угловым расстоянием 7.4 угловых секунд (~360 а.е.). Массы звезд оцениваются в 0.95 и 0.93 солнечных масс. Звезды отличаются солидным возрастом (9.5 ± 2.5 млрд. лет) и низким содержанием тяжелых элементов – их примерно в 2 раза меньше, чем в составе Солнца. Компоненты пары делают один оборот вокруг общего центра масс примерно за 4240 лет.

С июня 2003 года по июль 2009 года звезда HD 133131A наблюдалась с помощью спектрографа MIKE, установленного на 6.5-метром телескопе Магеллана. С февраля 2010 года по сентябрь 2015 года она наблюдалась также с помощью спектрографа PFS, установленного на телескопе Магеллан II. Всего было получено 43 замера лучевой скорости этой звезды. С августа 2010 года по сентябрь 2015 года с помощью PFS наблюдалась также звезда HD 133131B (25 замеров). 

Многолетние ряды наблюдений обоих компонентов позволили обнаружить в этой системе три планеты – две у звезды HD 133131A и одну у звезды HD 133131B.

Минимальная масса (параметр m sin i) внутренней планеты HD 133131A b достигает 1.43 ± 0.03 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 1.440 ± 0.005 а.е. и эксцентриситетом 0.32 ± 0.03, и делает один оборот за 649 ± 3 земных суток. Расстояние между планетой и звездой меняется от 0.98 а.е в перицентре до 1.90 а.е. в апоцентре, а температурный режим меняется от среднего между температурным режимом Земли и Марса до температурного режима главного пояса астероидов.

Минимальная масса внешней планеты HD 133131A c оценивается в 0.63 ± 0.15 масс Юпитера. Формально эксцентриситет ее орбиты составляет 0.47 ± 0.22, но при таком значении эксцентриситета система оказывается динамически неустойчивой. Устойчивость появляется только при значении эксцентриситета ~0.2, так что в дальнейшем все расчеты параметров планеты делались именно для него. Большая полуось орбиты HD 133131A c достигает 4.79 ± 0.92 а.е., орбитальный период – 3407 ± 970 земных суток (9.3 ± 2.7 земных лет). Будущие наблюдения помогут уточнить ее параметры. 

Планета-гигант HD 133131B b, вращающаяся вокруг второго компонента пары, также отличается эксцентричностью – эксцентриситет ее орбиты достигает 0.62 ± 0.04. Минимальная масса гиганта составляет 2.50 ± 0.05 масс Юпитера, орбитальный период – 6119 ± 831 земных суток (16.8 ± 2.3 лет). Большая полуось орбиты гиганта оценивается в 6.40 ± 0.59 а.е. – это одна из самых удаленных планет, обнаруженных методом лучевых скоростей. Такие большие погрешности вызваны тем, что за время наблюдений планета еще не завершила одного оборота вокруг своей звезды. Температурный режим HD 133131B b меняется от температурного режима пояса астероидов до промежуточного между температурными режимами Сатурна и Урана.

Авторы открытия отмечают, что из 52 планет с орбитальными периодами больше 5 лет и массой больше 0.3 масс Юпитера (т.е. больше массы Сатурна) 18 планет имеют эксцентриситеты орбит, большие 0.3, и 30 – большие 0.2. По-видимому, высокий эксцентриситет планет-гигантов – скорее норма, нежели исключение.

Источник: http://arxiv.org/pdf/1608.06216v2.pdf

---