GJ 514 b: эксцентричная суперземля на орбите, проходящей через обитаемую зону

В результате 25 лет наблюдений методом лучевых скоростей обнаружена планета с проективной массой 5.2 ± 0.9 масс Земли у близкого красного карлика GJ 514.

Владислава Ананьева

Исследования последнего десятилетия показали, что планеты небольших масс (мини-нептуны и суперземли) чрезвычайно распространены, особенно у звезд красных карликов. Особый интерес вызывают планеты, попадающие в обитаемую зону, т.е. область вокруг звезды, где на поверхности планет может существовать жидкая вода. Наиболее привлекательными целями в поисках таких планет стали близкие и сравнительно яркие красные карлики, особенно ранних спектральных классов (M0-M2) с низким уровнем вспышечной активности.

14 апреля 2022 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию мини-нептуна или суперземли GJ 514 b. Планета была открыта методом лучевых скоростей в результате анализа 540 замеров лучевой скорости звезды, полученных за прошедшие 25 лет. 

GJ 514 (HIP 65859) – красный карлик спектрального класса M1 V, удаленный от нас на 7.618 ± 0.003 пк. Его масса оценивается в 0.51 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 0.50 ± 0.05 солнечных радиусов, светимость примерно в 23 раза меньше солнечной. Судя по сравнительно медленному вращению и умеренной активности звезда достаточно зрелая, но ее возраст определен плохо (известно только, что он превышает 0.8 млрд. лет). Содержание тяжелых элементов сравнимо с солнечным или немного меньше (разные авторы приводят разные данные).

Начиная с апреля 1997 года, т.е. почти 25 лет лучевые скорости GJ 514 измерялись спектрографами HIRES, HARPS и CARMENES. Одновременно проводился мониторинг активности этой звезды. Периодограммы показали наличие множества пиков, часть из которых исследователи связали с вращением звезды вокруг своей оси, а часть – с различными периодичностями моментов измерений. Однако один период в ~140 суток не сопровождался никакими признаками звездной активности и становился достовернее при совместном анализе. Авторы применили к данным три различных программы обработки, и все три выявили когерентный RV-сигнал с периодом 140.4 ± 0.4 суток, полуамплитудой 1.15 ± 0.2 м/с и формой, соответствующей планете на эксцентричной орбите.

Проективная (m sin i) масса планеты GJ 514 b составляет 5.2 ± 0.9 масс Земли. Суперземля вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.422 ± 0.015 а.е. и эксцентриситетом 0.45 ± 0.15, расстояние между планетой и звездой меняется от 0.23 ± 0.06 а.е. в перицентре до 0.61 ± 0.06 а.е. в апоцентре. Усредненная эффективная температура планеты составляет 202 ± 11 К, т.е. соответствует Главному поясу астероидов.

Авторы поискали в фотометрических данных, полученных TESS на 23 секторе, признаки транзита GJ 514 b, но ничего не нашли. Однако это еще не доказательство, что GJ 514 b не является транзитной, поскольку максимально вероятное время транзита планеты не попало в окно наблюдений 23 сектора. Следующий шанс зафиксировать транзит выпадет на 50 сектор, мониторинг которого идет в настоящее время (с 26 марта по 22 апреля 2022 года). Возможно, ученым повезет, и они смогут измерить радиус GJ 514 b и определить ее физическую природу.

Хотя формально планета может быть потенциально обитаемой, скорее всего, перед нами мини-нептун с протяженной и плотной водородно-гелиевой атмосферой.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2204.06376.pdf