Система TOI-1266: мини-нептун и суперземля у внутреннего края обитаемой зоны

Представлены две планеты с орбитальными периодами 10.9 и 18.8 земных суток и радиусами 2.46 и 1.67 радиусов Земли, вращающиеся вокруг сравнительно близкого и яркого красного карлика TOI-1266.

Владислава Ананьева

Распределение по радиусам транзитных планет «Кеплера» содержит т.н. зазор Фултона – примерно двукратный дефицит планет с радиусами 1.5-2.0 радиусов Земли, маркирующий переход между планетами преимущественно железокаменного состава (суперземлями) и мирами, обогащенными летучими элементами (мини-нептунами). Для объяснения зазора Фултона предложено несколько гипотез – в частности, фотоиспарение первичных водородно-гелиевых атмосфер под действием жесткого излучения молодой звезды и тепловое истечение атмосфер благодаря внутреннему разогреву планетного ядра.

Обе гипотезы предсказывают несколько разную зависимость положения зазора от орбитального периода планет. Это означает, что, изучая распределение по радиусам планет на разных расстояниях от звезды, можно определить, какой именно физический механизм отвечает за формирование зазора Фултона.

22 июня 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная валидации двухпланетой системы TOI-1266. TESS наблюдала эту систему на 14, 15, 21 и 22 секторах. Кривая блеска звезды продемонстрировала два транзитных сигнала с периодами 10.9 и 18.8 земных суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 2.46 ± 0.08 и 1.67 ^+0.09/_-0.11 радиусов Земли. Таким образом, радиус внешней планеты попадает в зазор Фултона. 

Кроме стандартного исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы, авторы попытались измерить массы планет с помощью спектрографа HPF, установленного на 10-метровом телескопе Хобби-Эберли. Из-за невысокой точности спектрографа (средняя погрешность единичного измерения достигала 7.4 м/с) массы планет измерить не удалось, были получены только верхние пределы в 15.9 и 6.4 масс Земли, соответственно (с достоверностью 95%). Ожидаемые массы планет b и c составляют 6.6 ^+5.0/_-2.8 и 3.8 ^+2.6/_-1.4 масс Земли, соответственно, их можно будет измерить более точными спектрографами, например, ESPRESSO.

Родительская звезда TOI-1266 – красный карлик спектрального класса M2 V, удаленный от нас на 36.01 ± 0.03 пк, ее светимость составляет всего 2.63% светимости Солнца. Поэтому обе планеты оказываются нагретыми весьма умеренно: в предположении нулевого альбедо эффективная температура внутренней планеты оценивается в 410 ⁺²¹/_-15 К, а внешней – в 347 ± 8К. Другими словами, температурный режим внутренней планеты примерно соответствует температурному режиму Меркурия, а внешней – температурному режиму Венеры. Однако маловероятно, что суперземля TOI-1266 c является массивным аналогом Венеры – скорее всего, она содержит значительное количество воды и окружена горячим океаном глубиной в сотни километров. Изучение свойств атмосферы этой планеты представляет повышенный интерес.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2006.11180.pdf