В системе Kepler-160 открыта третья транзитная планета

Радиус новой планеты оценивается в 1.9 радиусов Земли, она находится в обитаемой зоне.

Владислава Ананьева

Планетные системы часто проявляются перед нами постепенно, как новые земли перед путешественником. Сначала из тумана проступают очертания гор, потом картина становится яснее, обретая все больше подробностей. Чаще всего у звезды открывают сначала одну планету, затем другую, третью, и так далее, причем нередко – совсем разными методами.

Планетная система Kepler-160 (KOI-456) была представлена в 2011 году, в 2014 году она прошла процедуру валидации (статистического подтверждения). Система включала в себя солнцеподобную звезду и две планеты с орбитальными периодами 4.3 и 13.7 земных суток, внутренняя из которых является суперземлей, а вторая – нептуном. Точные размеры планет зависят от принятого радиуса звезды, а поскольку разные авторы давали ему разные оценки, то и размеры планет в разных работах заметно различались.

4 июня 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная новым открытиям в системе Kepler-160. Авторы определили расстояние до звезды благодаря параллаксу, измеренному «Гайей», что позволило им надежно оценить как ее радиус – 1.118 ^+0.015/_-0.045 радиусов Солнца, так и светимость – 1.01 ± 0.05 светимостей Солнца. Возраст Kepler-160 достигает 8.9 ^+4.2/_-1.7 млрд. лет, звезда уже начинает сходить с главной последовательности. 

С учетом уточненного значения звездного радиуса радиусы внутренних планет оцениваются теперь в 1.715 ^+0.06/_-0.05 и 3.76 ^+0.23/_-0.09 радиусов Земли.

Применив к фотометрии «Кеплера» новый усовершенствованный алгоритм, авторы обнаружили в этой системе третью транзитную планету KOI-456.04 с орбитальным периодом 378.42 ± 0.03 суток и радиусом 1.91 ^+0.17/_-0.14 радиусов Земли. Всего было зафиксировано три транзитных события. Новая планета вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 1.09 ^+0.04/_-0.07 а.е., уровень инсоляции составляет 0.93 ^+0.18/_-0.12 от земного. Заманчиво было бы счесть эту планету потенциально обитаемой, но, скорее всего, она содержит заметную долю летучих элементов и является мини-нептуном. 

Прямо измерить массу планеты KOI-456.04 в настоящее время невозможно. В зависимости от химического состава ее масса может лежать в интервале 3.5-13.5 масс Земли, а амплитуда колебаний лучевой скорости, наводимых на звезду, составлять от 0.3 до 1.2 м/с. С учетом тусклости родительской звезды с этой задачей мог бы справиться спектрограф нового поколения ESPRESSO, но, к сожалению, он находится в другом полушарии. 

Нептун Kepler-160 c демонстрирует заметные синусоидальные вариации времени наступления транзитов с полуамплитудой ~20 минут. Новая транзитная планета KOI-456.04 не может вызывать такие колебания, она для этого слишком долгопериодическая. Скорее всего, наблюдаемые вариации вызваны четвертой (не транзитной) планетой Kepler-160 d, которая находится с планетой c в орбитальном резонансе низкого порядка. Пока не ясно, какой именно резонанс их связывает – 1:2, 2:1, 2:3 или 9:4. В зависимости от типа резонанса масса планеты d может меняться от 1 до 100 масс Земли, а орбитальный период – от 7 до 50 суток. Чтобы выделить из всего веера решений верное, необходимо и дальше наблюдать транзиты планеты c. Также можно попытаться измерить массу планеты d методом лучевых скоростей. Авторы не без оснований полагают, что наклонение орбиты планеты d близко к наклонению орбит остальных планет, и она является «почти транзитной».

К сожалению, для наблюдений с помощью PLATO звезда Kepler-160 слишком тусклая, так что существующие неопределенности сохранятся надолго.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2006.02123.pdf