Измерена истинная масса и наклонение орбиты не транзитного горячего юпитера упсилон Андромеды b

Наблюдения звезды упсилон Андромеды с помощью инфракрасного спектрометра NIRSPEC на Кеке позволило обнаружить линии водяного пара, возникающие в атмосфере не транзитного горячего юпитера упсилон Андромеды b. Это позволило измерить его истинную массу (~1.7 масс Юпитера) и наклонение орбиты (24 ± 4°).

Владислава Ананьева

Горячий юпитер упсилон Андромеды b был открыт методом измерения лучевых скоростей еще на заре экзопланетных исследований – в 1997 году. Спустя два года были представлены две новые планеты в этой системе – теплый гигант упсилон Андромеды c с минимальной массой 2.11 масс Юпитера и орбитальным периодом 241.2 ± 1.1 земных суток, и эксцентричный (e = 0.41 ± 0.11) холодный гигант упсилон Андромеды d с минимальной массой 4.61 масс Юпитера и орбитальным периодом 1267 ± 30 земных суток. Тем самым упсилон Андромеды стала первой известной людям многопланетной системой у нормальной (не нейтронной) звезды.

Вопрос динамической устойчивости этой системы многократно изучался различными авторами. Однако для этого анализа необходимо оперировать истинными, а не минимальными массами планет. В 2010 году были проведены высокоточные астрометрические наблюдения звезды упсилон Андромеды на «Хаббле». Как оказалось, система расположена к нам почти плашмя – наклонение орбиты планеты c составило всего 8°, а ее истинная масса достигла ~14 масс Юпитера. Наклонение орбиты планеты d оказалось равным 24°, а ее истинная масса – 10 масс Юпитера. При этом взаимное наклонение орбит планет c и d достигало 30°! 

В том же 2010 году была открыта четвертая планета в этой системе упсилон Андромеды e, а также звездный компаньон упсилон Андромеды B, удаленный от главной звезды на 9900 а.е.

7 июля 2017 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная обнаружению водяного пара в атмосфере внутренней планеты упсилон Андромеды b. Исследователи наблюдали звезду упсилон Андромеды с помощью высокоточного инфракрасного спектрометра NIRSPEC на Кеке 7 ночей в спектральной полосе L и 6 ночей в полосе K. Им удалось обнаружить линии водяного пара, образующиеся в атмосфере горячего юпитера упсилон Андромеды b, что позволило измерить лучевую компоненту орбитальной скорости этой планеты, меняющуюся в противофазе с лучевой скоростью родительской звезды. Лучевая скорость планеты b оказалась равной 55 ± 9 км/с. Учтя, что колебания лучевой скорости звезды, наведенные планетой b, имеют амплитуду 70.51 ± 0.37 м/с, авторы определили истинную массу планеты b в 1.70 ^+0.33/_-0.24 масс Юпитера, а наклонение ее орбиты – в 24 ± 4°.

Авторы исследовали динамическую устойчивость системы упсилон Андромеды без учета внешней четвертой планеты e. Система лежит на границе устойчивости – из 216 прогонов только 122 оказались устойчивы на протяжении более 100 тыс. лет и 53 – устойчивы более 1 млн. лет. Для всех устойчивых конфигураций долгота восходящего узла планеты b была менее 40° или больше 320°. Из 53 относительно устойчивых конфигураций авторы выделили 24 с наклонением планеты b, лежащим в интервале от 23 до 25°, и проследили их эволюцию на протяжении 100 млн. лет. Неустойчивыми оказались только два решения. Во всех устойчивых решениях взаимное наклонение планет b и d не превышало 2°, при этом взаимное наклонение планет b и c с одной стороны, и c и d с другой составило 29°. 

Авторы планируют дальнейшие наблюдения системы в спектральной полосе L, где линии водяного пара наиболее сильны. Это поможет определить структуру и состав атмосферы самой внутренней планеты системы упсилон Андромеды.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1707.01534.pdf