< Россия выделила 3,7 миллиарда рублей на аналог телескопа "Хаббл"

Kepler-1704 b: экстремальная планета, так и не ставшая горячим юпитером

Представлена планета-гигант массой 4.15 масс Юпитера и радиусом 1.06 радиусов Юпитера, вращающаяся вокруг своей звезды по вытянутой орбите с эксцентриситетом 0.92 и орбитальным периодом 989 суток.

---

Владислава Ананьева

Современные модели формирования планетных систем сходятся на том, что горячие юпитеры формируются в протопланетном диске за снеговой линией, а затем так или иначе мигрируют внутрь системы. Среди механизмов такой миграции обычно рассматривают два: гравитационное взаимодействие с протопланетным диском, благодаря которому новорожденный гигант постепенно по спирали приближается к своей звезде, и высокоэксцентричная миграция – сценарий, в котором планета благодаря планет-планетному рассеянию или по механизму Козаи-Лидова сначала оказывается на высокоэксцентричной орбите с низким перицентром, а затем эта орбита скругляется приливными силами. Судя по разным наклонам орбит горячих гигантов к звездному экватору, в природе реализуются оба сценария.

Однако если перицентр эксцентричной орбиты оказывается не слишком близко к звезде, характерное время скругления может превышать возраст вселенной, и планета на такой орбите «застревает» надолго. Несколько планет-гигантов на резко эксцентричных орбитах уже известно (среди транзитных планет это HD 80606 b, Kepler-419 b, Kepler-1656 b, еще несколько обнаружено методом лучевых скоростей). Это достаточно редкий тип планет.

16 июля 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная подтверждению планетной природы транзитного кандидата KOI-375.01, получившего также наименование Kepler-1704 b. Авторы провели процедуру валидации этой планеты и измерили ее массу методом лучевых скоростей. Планета отличается экстремальным эксцентриситетом орбиты, превышающим 0.9!

Звезда Kepler-1704 удалена от нас на 825 ± 11 пк. Она недавно сошла с главной последовательности и начала эволюционировать в сторону превращения в красный гигант. Масса звезды оценивается в 1.13 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 1.70 ± 0.06 солнечных радиусов, светимость в 2.8 ± 0.2 раза превышает солнечную. Возраст Kepler-1704 составляет 7.4 ^+1.5/_-1.0 млрд. лет.

«Кеплер» вел фотометрический мониторинг этой звезды на протяжении всей основной миссии, т.е. более трех лет. На кривой блеска было обнаружено два транзитных события одинаковой глубины и продолжительности, разделенных интервалом 989 суток. Для такого большого орбитального периода продолжительность транзитов составляла около 6 часов – примерно в 5 раз меньше, чем длился бы транзит планеты с тем же орбитальным периодом на круговой орбите. Уже тогда исследователи заподозрили, что орбита Kepler-1704 b резко эксцентрична. Это предположение полностью подтвердилось по характеру изменения лучевой скорости звезды, измеренной спектрографом HIRES. Как оказалось, эксцентриситет орбиты Kepler-1704 b достигает 0.921 ± 0.015! 

При радиусе 1.065 ± 0.043 радиуса Юпитера масса этой необычной планеты составляет 4.15 ± 0.29 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 4.06 ^+0.54/_-0.48 г/куб.см. Расстояние между планетой и звездой меняется от 0.16 а.е. в перицентре до 3.89 а.е. в апоцентре, т.е. в 24.3 раза! Средняя эффективная температура Kepler-1704 b оказалась равной 254 ± 4 К, т.е. сравнимой с эффективной температурой Земли, однако по диску своей звезды она проходит, находясь вблизи перицентра своей орбиты, где эффективная температура достигает 900 К.

Как Kepler-1704 b оказалась на своей необычной орбите? Авторы поискали возможных звездных или субзвездных компаньонов родительской звезды на глубоких снимках, полученных с помощью адаптивной оптики, но ничего не нашли. Нет свидетельств наличия дополнительных планет и в имеющихся RV-данных. Однако в пространстве параметров (масса компаньона – большая полуось его орбиты) есть область, где такой компаньон, существуя, мог бы остаться необнаруженным (например, массивная планета-гигант или коричневый карлик с большой полуосью 30-100 а.е.). Таким образом, пока вопрос открыт.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2107.06901.pdf

---