< T-108: снова смотрим на береговую линию и каналы

HD 145934 b и GJ 849 c: прохладный гигант у красного гиганта и очень холодный гигант у красного карлика

Калифорнийская группа объявила об открытии новой планеты-гиганта у красного гиганта HD 145934. Кроме того, были существенно уточнены данные о семи планетных системах, содержащих планеты – аналоги Юпитера, в том числе открыта вторая планета-гигант у близкого красного карлика GJ 849. Все открытия были сделаны методом измерения лучевых скоростей родительских звезд.

---

Владислава Ананьева

За прошедшие два десятка лет изучения внесолнечных планетных систем стало ясно, что в целом планетные системы у других звезд существенно отличаются от Солнечной. Горячие юпитеры и планеты-гиганты на резко эксцентричных орбитах, компактные плотно упакованные системы, где орбиты 4-5 планет оказываются глубоко внутри орбиты Меркурия, и многочисленные типы планет, отсутствующих в Солнечной системе – океаниды и мини-нептуны, горячие суперземли и газовые карлики… Резонно задать вопрос – а не является ли Солнечная система уникальной?

Поиск аналогов Солнечной системы помогает нам понять строение нашего собственного дома. Поскольку обнаружение планет земного типа в обитаемой зоне солнцеподобных звезд до сих пор сопряжено с исключительными трудностями, к аналогам Солнечной системы в настоящее время относят системы, в которых планеты-гиганты вращаются на широких орбитах с малым эксцентриситетом (как Юпитер и Сатурн), а внутренняя зона выглядит свободной от планет. Именно так мы увидели бы нашу Солнечную систему издалека – вокруг Солнца вращаются Юпитер и Сатурн, а на орбитах ближе к звезде нет планет-гигантов или нептунов.

Для обнаружения внесолнечных аналогов Юпитера методом измерения лучевых скоростей родительских звезд необходимы длительные ряды наблюдений. Действительно, Юпитер делает один оборот вокруг Солнца за 11.86 лет, Сатурн – за 29.4 лет. Чтобы с приемлемой точностью определить параметры внесолнечной планеты, нужно, чтобы она сделала хотя бы один полный оборот вокруг своей звезды (а лучше два). Именно поэтому долгопериодических планет известно пока очень мало. К настоящему моменту известно 103 планеты с периодом больше 1000 земных суток, но только 16 из них имеют периоды больше 3000 земных суток (речь идет о планетах, обнаруженных методом лучевых скоростей; еще несколько горячих массивных долгопериодических планет обнаружено ИК-телескопами).

Калифорнийская группа (один из старейших научных коллективов, занимающихся поиском экзопланет) ведет многолетний мониторинг лучевых скоростей ряда сравнительно ярких звезд с помощью высокоточного спектрографа HIRES, установленного на 10-метровом телескопе им. Кека. 6 января 2015 года в Архиве электронных препринтов появилась очередная статья членов этой группы под руководством Катерины Фенг (Y. Katherina Feng), посвященная существенному уточнению свойств долгопериодических планет-гигантов в системах HD 24040, HD 66428, HD 74156, HD 183263, HD 187123 и HD 217107. Кроме своих собственных наблюдений, Фенг с коллегами воспользовалась замерами лучевой скорости, полученными и опубликованными другими авторами. Погрешности в определении параметров планет уменьшились почти на порядок! Кроме того, авторы статьи объявили об открытии второй планеты-гиганта в системе близкого красного карлика GJ 849, где уже была известна одна планета, и представили ранее неизвестную планету-гигант у звезды HD 145934. 

Для ряда звезд из этого списка обнаружен дополнительный линейный дрейф лучевой скорости, говорящий о наличии в системе еще одного или нескольких небесных тел на более широких орбитах. Наблюдения за этими системами продолжаются.

К аналогам Юпитера можно отнести планету-гигант HD 24040 b с величиной большой полуоси орбиты 4.64 а.е. и эксцентриситетом 0.05 ± 0.02 (правда, ее масса превышает 4 массы Юпитера) и планету HD 183263 c (величина большой полуоси 5.7 а.е., эксцентриситет орбиты – 0.05 ± 0.01, масса превышает 6.9 масс Юпитера). Долгопериодичные планеты-гиганты HD 66428 b и HD 187123 c отличаются от аналогов Юпитера высоким эксцентриситетом своих орбит (0.44 и 0.28, соответственно). Система HD 74156 вообще выглядит изрядно «взболтанной» – эксцентриситеты обеих ее планет весьма велики (0.638 и 0.383), а аргументы перицентра сильно различаются. Система HD 217107 интересна тем, что кроме планеты-гиганта на широкой эксцентричной (e ~ 0.385) орбите, она включает в себя классический горячий юпитер. Аналогичное строение имеет система HD 187123 (горячий юпитер + эксцентричный гигант на широкой орбите).

Однако наиболее интересной оказалась система близкого (~9 пк) красного карлика GJ 849. В 2006 году рядом с этой звездой была обнаружена планета-гигант GJ 849 b. Тогда ее минимальная масса (параметр m sin i) была оценена в 0.82 масс Юпитера, орбитальный период составил 5.16 земных лет, температурный режим оказался близок к температурному режиму Сатурна. В 2013 году был зафиксирован дополнительный линейный дрейф в -4.75 м/сек в год, говорящий о наличии рядом с этой звездой еще одной планеты. Объединив вместе 35 замеров лучевой скорости GJ 849, полученных на спектрографе HARPS, с 82 замерами HIRES (общее время наблюдений – с 1997 по 2014 год), Фенг и ее группа смогли достаточно точно определить параметры этой планеты.

Как оказалось, вокруг GJ 849 вращаются две планеты-гиганта с массами ~0.9 масс Юпитера, большими полуосями орбит ~2.4 и ~4.8 а.е. и эксцентриситетами 0.04 и 0.087 ± 0.056. Отношением периодов и низкими эксцентриситетами эта система весьма напоминает Юпитер и Сатурн. Температурный режим внешней планеты является промежуточным между температурными режимами Урана и Нептуна. 

Особый интерес представляют будущие исследования внутренней части системы GJ 849. Скорее всего, там находятся маломассивные планеты, которые мы пока не можем обнаружить. 

Наконец, в статье Фенг с коллегами была представлена новая планета-гигант у красного гиганта HD 145934.

Когда члены Калифорнийской группы в 1997 году приступили к мониторингу лучевой скорости этой звезды, они еще не знали, что она является красным гигантом. Однако оценки массы этой звезды (1.748 ± 0.105 солнечных масс) и измерение ускорения свободного падения на уровне фотосферы по профилю чувствительных к гравитации линий натрия и магния показали, что эта звезда уже давно сошла с главной последовательности (ее спектральный класс K0). Радиус звезды оценивается авторами статьи в 5.38 ± 0.44 солнечных радиусов. Параллакс звезды HD 145934 не был измерен, так что расстояние до нее неизвестно, однако если оценить эффективную температуру звезды в 4800К, то ее болометрическая светимость окажется ~13.8 солнечной, а расстояние до системы – около 170 пк.

С помощью спектрографа HIRES было получено 75 замеров лучевой скорости этой звезды.

Масса планеты HD 145934 b оценивается авторами открытия в 2.28 ± 0.26 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет составляет 0.05 ± 0.05, т.е. совместим с нулем) на среднем расстоянии 4.6 ± 0.14 а.е. и делает один оборот за 2730 ± 100 земных суток (7.5 лет). Температурный режим планеты оказывается промежуточным между температурным режимом Земли и Марса. Если у этой планеты есть крупные спутники, они могут быть обитаемыми.

Источник: http://xxx.tau.ac.il/pdf/1501.00633v1.pdf

---