< Вся научная аппаратура спутника "Ломоносов" успешно включена

EPIC 212521166 b: планета с массой Нептуна и плотностью Земли

В рамках расширенной миссии «Кеплера» К2 обнаружена планета радиусом 2.6 радиусов Земли и массой 18.3 масс Земли, нагретая до умеренной температуры ~640K.

---

Владислава Ананьева

Большинство транзитных планет и планетных кандидатов, обнаруженных «Кеплером», имеют радиусы от 1.5 до 3 радиусов Земли. Как оказалось, планеты таких размеров чрезвычайно широко распространены в Галактике, однако по иронии судьбы в Солнечной системе их нет. Как показывают наблюдения, в этот размерный класс попадают планеты самых разных типов – от рыхлых и «воздушных» мини-нептунов до массивных железокаменных суперземель, при этом их средние плотности могут различаться более чем на порядок. 

После выхода из строя второго маховика системы ориентации космический телескоп им. Кеплера приступил к наблюдениям площадок небесной сферы вблизи эклиптики в рамках расширенной миссии K2. Большим достоинством расширенной миссии является то, что «Кеплер» снимает фотометрию сравнительно ярких звезд (11-12.5 звездной величины), для которых становится возможным определение масс планет методом измерения лучевых скоростей. Возможность измерить одновременно массу и радиус планеты позволяет определить ее среднюю плотность и оценить химический состав.

16 мая 2016 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию планеты EPIC 212521166 b. Планета была обнаружена во время 6-й наблюдательной кампании, подтверждение планетной природы кандидата и измерение его массы было проведено методом измерения лучевых скоростей родительской звезды с помощью спектрографа HARPS. Кроме того, транзитный кандидат прошел стандартную процедуру валидации.

EPIC 212521166 – звезда главной последовательности спектрального класса K3 V, удаленная от нас на 118 ± 3.5 пк. Ее масса оценивается в 0.74 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 0.713 ± 0.02 солнечных радиусов. Звезда отличается солидным возрастом (8.1 ± 2.8 млрд. лет) и низким содержанием тяжелых элементов – их в 2.2 раза меньше, чем в составе Солнца. 

При радиусе 2.6 ± 0.1 радиусов Земли масса планеты EPIC 212521166 b достигает 18.3 ± 2.8 масс Земли, что приводит к средней плотности 5.7 ± 1.1 г/куб.см, сравнимой со средней плотностью планеты земного типа. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите с большой полуосью 0.1021 ± 0.0008 а.е. (~30.8 звездных радиусов) и делает один оборот за 13.8637 ± 0.0003 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается авторами открытия в 640 ± 20К.

Сравнение параметров EPIC 212521166 b с моделями планет различного состава показало, что чисто железокаменной она быть не может. Если рассматривать двухслойную модель, включающую железокаменное ядро и водородно-гелиевую оболочку, на долю ядра придется 18.1 масс Земли, а на долю оболочки – 0.2 массы Земли. Если рассматривать трехслойную модель (железокаменное ядро земного состава и мантия из водяного льда), то на ядро придется ~9 масс Земли, и еще столько же – на водяную оболочку. Разумеется, возможны и все промежуточные варианты.

Может ли такая высокая средняя плотность планеты объясняться тем, что она является «огарком» нептуна, утратившего большую часть своей водородной оболочки? Авторы открытия утверждают, что нет. Даже если приписать звезде EPIC 212521166 максимальную мощность ультрафиолетового излучения, наблюдаемого у K-звезд, за 10 млрд. лет планета утратила бы только 0.02 массы Земли. Скорее всего, планета EPIC 212521166 b сразу сформировалась такой плотной.

---