Пятница, 22.10.2021
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Что мешает водяному пару разрушать озон на Марсе?
13.08.2021 22:23 Давность: 70 days
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 573

Пять планет в системе L 98-59, из них одна в обитаемой зоне



У близкого (10.6 пк) красного карлика L 98-59 измерены массы трех транзитных планет и открыты еще две не транзитных, из которых самая внешняя находится в середине обитаемой зоны.


Владислава Ананьева

Планетные системы у звезд красных карликов, как правило, состоят из небольших планет – мини-нептунов, суперземель и планет земного типа. Нередко они являются многопланетными, компактными и плоскими – это означает, что орбиты планет близки к круговым и имеют малое взаимное наклонение. При удачной ориентации относительно земного наблюдателя сразу несколько планет из такой системы могут проходить по диску своей звезды, что, с одной стороны, позволяет измерить их радиусы, а с другой – определять свойства атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии. Особый интерес вызывает изучение свойств атмосфер небольших планет, находящихся в обитаемой зоне.

3 августа в журнале Astronomy & Astrophysics была опубликована статья, посвященная планетной системе у близкого красного карлика L 98-59 (TOI-175). Авторы не только измерили массы всех трех транзитных планет методом лучевых скоростей, но и обнаружили еще две небольшие не транзитные планеты. Орбита самой внешней из них пролегает в середине обитаемой зоны.

Система L 98-59 была представлена в марте 2019 года. Родительская звезда попала на 2 сектор TESS, которая и обнаружила три транзитные планеты с периодами 2.25, 3.69 и 7.45 земных суток и радиусами ~0.8, ~1.3 и ~1.4 радиусов Земли, соответственно. Буквально через два месяца вышла еще одна работа, посвященная измерению масс этих планет; авторы оценили массы двух внешних планет в ~2.46 и ~2.26 масс Земли, соответственно, а на массу внутренней был наложен верхний предел в 0.98 масс Земли. 

Интенсивные наблюдения за системой были продолжены – кроме мониторинга лучевой скорости L 98-59 с помощью спектрографа HARPS (165 замеров) исследователи получили 66 замеров с помощью ESPRESSO, самого точного спектрографа на сегодняшний день. Кроме того, не прекращались и фотометрические наблюдения: после 2 сектора TESS снимала фотометрию L 98-59 также на 5, 8, 9, 10, 11, 12, 28 и 29 секторах, причем в короткой моде, т.е. каждые 2 минуты. Это позволило уточнить радиусы всех трех транзитных планет.

В итоге система L 98-59 выглядит так.

Родительская звезда – красный карлик спектрального класса M3 V, удаленный от нас на 10.619 ± 0.003 пк. Светимость L 98-59 в 88.7 раз меньше светимости Солнца, содержание тяжелых элементов меньше солнечного почти в 3 раза. Возраст звезды остался неизвестным, но, во всяком случае, он больше 800 млн. лет.

При радиусе 0.85 ± 0.06 радиусов Земли масса внутренней планеты b оценивается в 0.40 ± 0.16 масс Земли, что приводит к средней плотности 3.6 ± 1.5 г/куб.см, что грубо соответствует средней плотности Марса. Планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0.0219 ± 0.0008 а.е. (~15 звездных радиусов) и делает один оборот за 2.25311 суток, ее эффективная температура достигает 627 ± 36 К.

Планета c существенно больше – ее масса 2.22 ± 0.26 масс Земли, радиус – 1.39 ± 0.09 радиусов Земли, что приводит к средней плотности 4.57 +0.77/-0.85 г/куб.см. Такая низкая средняя плотность почти исключает железокаменный состав этой планеты – по всей видимости, значительную долю ее состава занимает вода – в виде пара, закритического флюида и/или высокотемпературных льдов. Планета c вращается на среднем расстоянии 0.0304 ± 0.0012 а.е. (~19 звездных радиусов), ее орбитальный период 3.69068 суток, эффективная температура – 553 ± 27 К.

Масса планеты d – 1.94 ± 0.28 масс Земли, радиус – 1.52 ± 0.12 радиусов Земли, что соответствует средней плотности 2.95 +0.79/-0.51 г/куб.см. Доля воды в составе этой планеты может достигать ~30%, так что она – скорее горячий супер-Ганимед, нежели суперземля. L 98-59 d вращается на среднем расстоянии 0.0486 ± 0.0019 а.е. (~33.7 звездных радиусов) и делает один оборот за 7.45072 суток, ее эффективная температура оценивается в 416 ± 20 К (температурный режим близок к температурному режиму Меркурия).

Проективная (минимальная, m sin i) масса планеты e составляет 3.06 ± 0.37 масс Земли. К сожалению, она уже не проходит по диску своей звезды, так что ее радиус остается неизвестным. Однако почти наверняка истинная масса этой планеты близка к проективной (система плоская, и планета e является «почти транзитной»). Ее орбитальный период – 12.80 ± 0.02 суток, эффективная температура – 342 ± 20 К.

Наконец, пятая, самая внешняя планета имеет орбитальный период 23.15 ± 0.6 суток и проективную массу 2.46 +0.66/-0.82 масс Земли, ее эффективная температура – 285 ± 18 К (+12 ± 18°С). Если существование этой планеты подтвердится (пока авторы осторожно называют ее планетным кандидатом), она пополнит собой список потенциально обитаемых миров.

Транзитные планеты системы L 98-59 (подписаны) на плоскости «Масса – радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Для сравнения синими звездами показаны также Земля и Венера. Кружками показаны планеты, чья масса была измерена методом лучевых скоростей, квадратами – планеты, чья масса была измерена с помощью тайминга транзитов. Пунктирными цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет разного химического состава.

Авторы подчеркивают, что им удалось измерить массу планеты L 98-59 b, которая вдвое легче Венеры! На данный момент это самая легкая планета, чья масса была измерена методом лучевых скоростей. Обычно массы легких планет измеряют с помощью тайминга транзитов – метода, применимого и к тусклым звездам, но сопряженного с большими погрешностями. Измерение такой малой массы стало возможно лишь после ввода в строй уникального спектрографа ESPRESSO, чья внутренняя (инструментальная) точность достигает 0.1 м/с.

Благодаря близости к Солнцу и относительной яркости родительской звезды система L 98-59 (особенно рыхлая планета d) станет прекрасной целью для изучения свойств атмосферы с помощью JWST.

Источник: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa40728-21.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Отвесная линия

Вертикальная линия. Она пересекает небесную сферу в точках зенита и надира. Как следует из ее названия... [далее]

Rambler's Top100