< Зонд НАСА разглядел китайский луноход

Наклонение орбит планет к звездному экватору в системе Kepler-56

В системе красного гиганта Kepler-56 две планеты вращаются практически в одной плоскости, однако эта плоскость наклонена к звездному экватору на угол ~47°.

---

Владислава Ананьева

Многие транзитные горячие юпитеры демонстрируют резкий наклон своих орбит к экватору родительской звезды (вплоть до нахождения на полярных и ретроградных орбитах). С другой стороны, орбиты планет в плоских многопланетных системах обычно очень мало наклонены к звездному экватору. Эту закономерность хорошо объясняет гипотеза, что горячие юпитеры образуются не путем плавной миграции в протопланетном диске, а путем планет-планетного рассеяния и последующего скругления получившихся резко эксцентричных орбит приливными силами.
Однако не все так просто.

Как оказалось, в системе Kepler-56 (KOI-1241, KIC 6448890) орбиты двух транзитных планет мало наклонены друг к другу, но с осью вращения звезды образуют угол ~47°.

Kepler-56 – красный субгигант, т.е. звезда, в центре которой уже образовалось изотермическое гелиевое ядро, а ядерные реакции идут в оболочке вокруг этого ядра. Измерение спектра акустических колебаний звезды (этот метод называется астросейсмологией) позволило довольно точно определить ее свойства. Масса звезды оказалась равной в 1.32 ± 0.13 солнечных масс, радиус составил 4.23 ± 0.15 солнечных радиусов, температура фотосферы оказалась близка к 4840К, а возраст оценили в 3.5 ± 1.3 млрд. лет.

Рядом со звездой Kepler-56 были обнаружены два транзитных кандидата с периодами 10.5 и 21.41 земных суток. Сначала (в 2012 году) планетная природа кандидатов была подтверждена статистическим методом (путем исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы). Также путем анализа динамической устойчивости системы было определено, что массы планет не превышают 5.12 и 12.18 масс Юпитера (а значит, попадают в диапазон планетных масс). 

В течение следующего года продолжалось активное изучение этой системы. Астрономы сделали 10 замеров лучевой скорости звезды Kepler-56 с помощью спектрографа HIRES на 10-метровом телескопе обсерватории им. Кека, провели анализ вариаций времени наступления транзитов планет, вызванных их гравитационным влиянием друг на друга, и методами астросейсмологии определили наклон оси вращения звезды к лучу зрения. Все это позволило существенно уточнить параметры системы Kepler-56.

Что же выяснилось?

Масса внутренней планеты Kepler-56 b оказалась равной 22.1 ^+3.9/_-3.6 масс Земли, радиус тоже уточнили – 6.5 ± 0.3 радиусов Земли (0.58 ± 0.03 радиусов Юпитера), что приводит к средней плотности 0.44 ± 0.08 г/куб.см. Этот рыхлый горячий субсатурн вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0.103 ± 0.004 а.е. и делает один оборот за 10.5016 ± 0.001 земных суток.

Масса внешней планеты оказалась гораздо выше – 181 ± 21 земных масс (т.е. 0.57 ± 0.066 масс Юпитера), радиус равен 9.80 ± 0.46 радиусов Земли или 0.875 ± 0.041 радиусов Юпитера, что приводит к средней плотности 1.06 ± 0.14 г/куб.см. Гигант вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0.165 ± 0.006 а.е. и делает один оборот за 21.4024 ± 0.0006 земных суток.

Взаимное наклонение орбит обеих планет составило 5 ^+3.4/_-3.1 °, обе орбиты близки к круговым.
При этом оказалось, что наклонение оси вращения звезды составляет 47 ± 6°! Иначе говоря, несмотря на то, что обе планеты вращаются вокруг своей звезды практически в одной плоскости, эта плоскость оказывается сильно наклоненной к звездному экватору.

Но на этом сюрпризы не закончились. Измерение лучевых скоростей звезды показало, помимо сигналов от обеих планет, дополнительный линейный дрейф, говорящий о наличии в этой системе еще одного нетранзитного небесного тела (планеты или коричневого карлика). Масса третьего тела оценивается в 1.6 · P^4/3 масс Юпитера, где орбитальный период P третьего тела выражен в земных годах. Период, наклонение орбиты и массу третьего тела помогут определить будущие наблюдения. Возможно, именно влиянием третьего тела объясняется странный «перекос» орбит внутренних планет в системе Kepler-56. 

Источник: http://arxiv.org/pdf/1310.4503v2.pdf

---