Четверг, 28.11.2024
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Проблемы РАН могут отразиться на позициях РФ в мировой науке - Ливанов
22.08.2012 00:02 Давность: 12 yrs
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 6978

Массы планетных кандидатов Кеплера будут точно измерены



12 апреля 2012 года первый свет увидел Северный HARPS – уникальный спектрограф, чья точность измерения лучевых скоростей звезд достигает 0.2-0.5 м/сек.


HARPS – высокоточный эшелле-спектрограф, основной задачей которого является измерение лучевых скоростей звёзд с целью поиска экзопланет. Он обеспечивает долговременную точность 0,97 м/сек при рабочей точности 0,3 м/сек. К сожалению, столь чувствительный прибор никак не мог быть использован для подтверждения кандидатов Кеплера в силу своего географического положения (HARPS расположен в южном полушарии, а поле Кеплера – в северном). Для подтверждения планетной природы транзитных кандидатов Кеплера лучевые скорости звезд измеряли на спектрографе HIRES, находящемся на обсерватории им. Кека. Этот спектрограф имеет точность, близкую к точности HARPS (~1 м/с), но работает с телескопом намного большей светособирающей площади – зеркало Кека имеет диаметр 10 м против 3,6 м у телескопа, на котором установлен HARPS. Тем не менее, сила Кека является и его слабостью – огромная конкуренция за наблюдательное время сильно, а иногда очень сильно, ограничивает время, которое можно потратить на конкретную научную задачу, в данном случае – поиск экзопланет.

12 апреля 2012 года первый свет увидел собрат HARPS’а – HARPS-North. Это совместный проект пяти крупных научных организаций – Женевского университета (глава проекта, Швейцария), Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США), Сент-Андрусского университета и университета Королевы в Белфасте (Великобритания), а также Итальянского национального института астрофизики. Спектрограф установлен на Национальном телескопе Галилея (Telescopio Nazionale Galileo) диаметром 3,58 м, имеет рабочую точность 0,2 м/с и долговременную точность ~0.5 м/с. На 2012 год HARPS-N является одним из 5 инструментов в мире, обеспечивающих долговременную точность измерения лучевых скоростей звезд ≤1м/с, и один их трёх, находящихся в северном полушарии.

Основными задачами HARPS-N являются:

- подтверждение двойника Земли в обитаемой зоне звезды G5V или более позднего спектрального класса с точностью определения массы 30%;
- изучение землеподобных планет массой 2-5 земных (суперземель) на различных орбитах с достаточной точностью, чтобы разделить богатые водой и сухие миры;
- изучение перехода от суперземель к ледяным гигантам (например, горячим нептунам) с точностью определения массы 5% или выше.

Возможности обнаружения планет при помощи HARPS-N проиллюстрированы на рис. 1. 

 

Рис. 1. Пределы обнаружения планет у G5V звезды для различной точности измерений лучевой скорости.

Для решения поставленных задач предполагается измерение лучевых скоростей звёзд с транзитными кандидатами, обнаруженными космическим телескопом им. Кеплера. Для этого  будет потрачено 60 наблюдательных ночей в год с 2012-го по 2016-й.

В настоящее время для наблюдений отобраны 174 звезды. 93 из них показывают несколько транзитных сигналов – 51 с двумя планетами или кандидатами, 28 – с тремя, 9 – с четырьмя, 4 – с пятью и 1 – с шестью (Kepler-11). Среди них есть и звёзды с подтверждёнными планетами, однако массы этих планет были определены с недостаточной точностью или же были получены только верхние пределы. Это звёзды Kepler-9 , 10, 11, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 30, 33 и 36.

Транзитные кандидаты у выбранных звёзд демонстрируют большое разнообразие, как по радиусам, так и по периодам обращения (рис. 2) и, соответственно, равновесным температурам (рис. 3), и включают суперземли в зоне обитания (рис. 4).

Можно заметить, что звёзды с горячими юпитерами не включены в наблюдательный список. Это связано с тем, что горячие юпитеры встречаются преимущественно в однопланетных системах, а также с тем, что для  их подтверждения достаточно много меньшей точности измерений, чем обеспечивает HARPS-N. Так, планета с массой Юпитера на орбите с большой полуосью 0,04 а.е. у двойника Солнца наводит на свою звезду лучевую скорость с полуамплитудой 142 м/с. А современные эшелле- спектрографы, сконструированные для поиска экзопланет, обеспечивают точность 30 м/с и выше.

Рис. 2. Планетные кандидаты Кеплера, отобранные для наблюдений с помощью HARPS-N (отмечены зелёным цветом) на фоне остальных кандидатов Кеплера (отмечены серым цветом), на плоскости Период обращения – Радиус кандидата.
Рис. 3. Планетные кандидаты Кеплера, отобранные для наблюдений с помощью HARPS-N (отмечены зелёным цветом) на фоне остальных кандидатов Кеплера (отмечены серым цветом), на плоскости Эффективная температура – Радиус кандидата.
Рис. 4. Небольшие планетные кандидаты в обитаемой зоне звёзд-мишеней HARPS-N (обозначения как на рис. 2, кандидаты только с одним транзитом исключены). Обитаемая зона определена по [7], через диапазон эффективных температур 200-270 K. Суперземлями считались транзитные кандидаты с радиусами 1,25-2 земных [8]. Земля отмечена крестиком.

Наличие многопланетных транзитных систем не только значительно уменьшает вероятность ложных открытий, но и позволяет прибегнуть к методу тайминга транзитов. Применение последнего позволяет, как уменьшить количество RV-замеров, необходимых для подтверждения планетного кандидата, так и повысить точность определения его массы. Подобное комбинирование обоих методов уже оправдало себя при определении масс планет в системе Kepler-18. 

Ниже показано распределение (R;Teq) для звёзд с четырьмя-пятью транзитными кандидатами (рис. 5 и 6).

Рис. 5. Транзитные кандидаты в пятипланетных системах, наблюдаемых на HARPS-N, на плоскости Эффективная температура – Радиус кандидата.
Рис. 6. Транзитные кандидаты в четырехпланетных системах, наблюдаемых на HARPS-N, на плоскости Эффективная температура – Радиус кандидата.

Видно значительное разнообразие транзитных кандидатов, как в пределах всего массива данных, так и отдельных систем. При этом есть звёзды, обладающие кандидатами близких размеров, так и сильно различающимися. Среди первых примечательна система KOI 571 с 4 кандидатами в суперземли, среди вторых – KOI 94 включающая кандидаты в гигант, суперземлю и два нептуна. Есть системы, где несколько кандидатов близкого радиуса сочетаются с одним значительно большего – KOI 82, 232, 245 и KOI 117, есть и те, где радиусы меняются плавно – Kepler-32, KOI 720, 730 и 1930.

Если не будет неприятных сюрпризов в работе HARPS-N, то в ближайшее время можно будет ожидать значительный рост числа небольших планет с известной массой. Следующая конференция, посвященная результатам Кеплера, называется "Exoplanets in Multi-body Systems in the Kepler Era = Внесолнечные многопланетные системы в эпоху Кеплера". Звучит обнадёживающе?

Автор: Виктор Ясинский

Источник: http://allplanets.ru/novosti.htm


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Гномон

Гномоном называется древнейший астрономический прибор, представляющий собой вертикальный столб. Отбрасываемая им на поверхность земли тень позволяет определить направление на север... [далее]

Rambler's Top100